Графен: устройство, создание и применение чудо-материала

ся при обработке графита окислителями. Он представляет собой разновидность углеродистой структуры и является в 200 раз прочнее стали. Спикеры подчеркивают: “Графен такой прочный, потому что он представляет собой сетку из правильных шестиугольников, в вершинах которого расположены атомы углерода, такая идеальная кристаллическая решетка не пропускает ни жидкости, ни газы”. По структуре он чем-то напоминает пчелиные соты, поэтому хорошо пропускает жидкость. Проводимость тока этого материала превышает в миллион раз проводимость тока меди. Еще одна его особенность, позволяющая использовать этот материал повсеместно, — гибкость (он даже сворачивается в тонкие трубки). 

Впервые его открыли в 2004 году ученые Константин Новоселов и Андрей Гейм, за что получили Нобелевскую премию. Причем для их открытия не понадобились лазеры, ускорители и другие профессиональные устройства — они взяли обычный карандаш, счистили графитовый стержень на скотч, приложили его к стеклу и получили графеновые частицы. На данный момент массовое производство изделий из графена (в частности, фильтров) не запущено, так как процесс его получения очень трудоемкий, длительный. Специалисты утверждают, что если вывести изготовление графеновых фильтров на промышленный уровень, о хлорировании воды можно навсегда забыть. Поэтому многие связывают наше будущее с графеновыми технологиями.

Графен — новый тип сорбента 

Графеновый материал отлично справляется с обеззараживанием жидкости и удалением из нее углеводородов. Созданные с его помощью фильтры применяются не только в быту для очищения питьевой воды в кувшинах, но и в хоккее. Благодаря им очищают воду, которая идет на заливку льда (так он становится белоснежным, чистым, более прочным и обеспечивает лучшее скольжение). Также графен показывает высокую эффективность в медицинской сфере. Он отлично справляется с выведением токсинов из организма (поэтому его используют как лекарство), применяется как лекарственное средство от ожогов.

Где еще используется графен

Его применяют не только при производстве фильтров для воды и в медицинских целях. С его помощью изготавливаются нанотрубки и другие изделия для автомобилей, компьютерные диски (графеновый слой делает их более емкими), телефоны с небьющимися экранами, космические скафандры, светящиеся обои. Также графеновые материалы добавляют в пластмассу, машинное масло, строительные смеси для увеличения их прочностных свойств. Применяют его и при строительстве дорог (он делает покрытие более прочным и устойчивым перед воздействием внешних факторов).

В дополнение к теме

Графен обладает рядом уникальных свойств, при этом данный материал на 97% прозрачен. По прочности он превосходит даже алмаз и сталь, т. е. на сегодняшний день графен – это наиболее прочный материал из существующих. Он до сих пор не исчерпал себя как объект исследований, потому что находятся новые возможные сферы его применения. Его толщина составляет всего один атом, поэтому это самый тонкий материал в мире. Если представить обычный грифель карандаша, то он будет состоять из нескольких миллионов слоев этого материала.

Графен – опасный ли это материал?

В научном сообществе ведутся споры по поводу того, как он может влиять на организм человека. Здесь все зависит от конкретного способа его производства. В частности, опасен тот графен, изготовление которого осуществляется путем размешивания графита или углерода в воде. Попав в клетку, мельчайшие частицы графена могут убить ее.

На практике же используется графен высокого качества, который получается путем химического осаждения из газовой фазы. Такой материал не токсичен, поэтому полностью безопасен для организма человека.

Интересные факты

Массовое производство графена еще не налажено, потому что его изготовление – это достаточно дорогое мероприятие. Но работы над этим активно ведутся, учитывая, что он по праву считается материалом будущего. Вот несколько интересных фактов о нем:

• Его прочность в 300 раз выше, чем у стали. Эта особенность открывает широкие возможности в его использовании – от производства бронежилетов до строительства космических кораблей.
• Он легкий. Удивительно, но самый прочный материал оказывается при этом очень легким. С его помощью можно построить сверхпрочный самолет, который не будет много весить, что положительно скажется на его маневренности.
• Повышенная электропроводимость, которая в 8 раз выше, чем у кремния. В теории это позволит создавать сверхмощные компьютеры, размеры которых будут вполне сопоставимы с человеческой ладонью.

В будущем графен может использоваться в медицинских целях. Из него можно делать чипы повышенной чувствительности, на поверхность которых будут высаживать раковые клетки и тестировать на них лекарственные препараты. В итоге можно будет не только успешно диагностировать рак, но и лечить это смертельно опасное заболевание.

Учитывая все его свойства, можно только догадываться о том, в каких отраслях можно будет использовать этот материал. Уже сейчас можно говорить о перспективах использования в нефте- и газодобыче, производстве одежды, микропроцессоров, элементов для беспилотных летательных средств, смартфонов с бесконечной зарядкой и многого другого.