Ако човек изобщо е склонен да мечтае, то навярно някога в мечтите му са се прокрадвали такива дръзки желания – да има суперкола, която при катастрофа да не се смачква, да къта в джоба си супертелефон, който никога не угасва, а стената в хола му да е цялата един голяяям телевизор, та да гледа любимите си филми „като на кино“… Тези мечти са на прага на реалността – благодарение на един суперматериал, наречен графен. Графенът е слой въглерод с дебелина точно един атом. Не бива да се бърка с графит, макар да са „роднини“. Той е 200 пъти по-здрав от стоманата, повече от един милион пъти по-тънък от човешкия косъм, а и е силно проводящ материал на молекулярно ниво. Звучи парадоксално, но 3D мечтите и фантазиите на човечеството са на път да се сбъднат чрез един 2D материал!
Ултраздрави
Полимерите на графенова основа вече са в напреднал етап на разработване и показват, че издържат на всички натоварвания – тежест, натиск, удар, топлина. Графенът в пластмасите ги прави ултра-яки, буквално. Разпределя натоварванията много балансирано, а на всичкото отгоре е лек и тънък.
Край на драмата със счупените дисплеи – леки и прочрачни, графеновите полимери ще ни осугурят здрави телефони, които даже ще можем да мятаме.
Това означава, че телефоните и таблетите скоро ще могат имат суперздрави обвивки и екрани, а в същото време ще са много леки. И автомобилите ще олекнат, защото ламарините и шаситата им ще са много яки, но леки. Така ще харчат по-малко (без значение какво – гориво, ток, водород) и ще са много по-пъргави, разбира се. Със здрави, устойчиви и нечупещи се витла от графенови полимери дроновете ще могат да летят доста повече, без да се налага ремонт или подмяна на перките им.
Облекчение чака всички, които са принудени да ползват протези – сега те ще са още по-леки, по-гъвкави, много здрави и ще се изработват на 3Д принтер бързо.
Огромно обещание носят леките и здрави графенови полимери за хората с физически увреждания. С напредъка на технологиите екзоскелетите вече не са екзотика от научно-фантастичните книги; графеновите пластмаси ще позволят тези сложни апаратури да са леки и здрави, лесни за носене и за управление, което е от особено значение за хората, нуждаещи се от тях.
Нещо повече: разрабочиците на графенови полимери са категорични, че с напредъка на 3D печата скоро ще е възможно компоненти с висока якост и устойчивост да се „произвеждат“ повсеместно. Графенови ултраздрави компоненти ще могат да се „отпечатват“ по всяко време от всекиго.
Икономични
Екраните традиционно са голям консуматор на енергия. А хората искат още по-големии по-големи телефони, монитори, телевизори….
Макар че диодната технология напредна изключително прз последните години, графеновите дисплеи обещават да направят следващата революция при екраните. Една от технологиите, които вече са готови да се появят на пазара, са рефлективните дисплеи на база графен. Те пестят енергия и радват окото с приятни, естествени цветове. Тънки и леки са, но това не им пречи да достигнат голяма резолюция – към момента до 8К.
Графенови рефлективни дисплеи се разработват в момента от екип на Техническия университет в Делфт с графенови материали от Graphenea. Технологията е известна като GIMOD. Тя е приложима за екрани на смартчасовници, електронни четци и др. При нея пикселите в екрана представляват механични микроогледала, които отразяват околната бяла светлина фино и прецизно, възпроизвеждайки приятни, натурални тонове. Точно затова екраните са много икономични – защото не използват енергия, за да показват цветовете, а само отразяват околната светлина селективно.
Акумулиращи
В яростната надпревара за създаванен а по-добри батерии учените експериментират с всякакви суровини и конструкции, но графенът е сред най-обещаващите.
Може би най-голямото обещание на графена обаче е това за супер-батериите. Бързо зареждащи се, дълготрайни, способни на много хиляди цикли на зареждане – такива се очертава да бъдат те, ако се направят от графен.
Батериите за смартфони биха могли да се зареждат само за около 20 секунди, ако се изработват от графенов оксид, и само за 7 секунди, ако са изработени от чист графен, показаха наскоро учени от Университета в Кеймбридж. Засега технологията е прототипна и е във вид на „монетна батерия“ – една от онези малки, плоски и кръгли батерийки, каквито има в някои часовници или в дистанцинно за авто аларма. Посочените 20 секунди и 7 секунди се отнасят батерии с параметри, каквито в момента се срещат най-масово в смартфоните – 2220 mAh, 3,8V, 8,4Wh. На практика става дума за суперкондензатори на база графенов оксид или графен. Те са способни на много висока енергийна плътност. На практика това означава много компактни батерии. Акумулаторите за един електромобил с пробег 700-800 км. например биха били с размер на кутия сладолед.
Умните часовници ще работят с години, а телефоните – месци наред, ако графеновите батерии се развият според сегашните прогнози.
По графенови батерии работят и учени от Австралия. Там също разрботват суперкондензатори на тази основа. Казват, че освен по време на зареждане, тези батерии се отличават и със забележителна продължителност на живота, а също и с нищожно въздействие върху околната среда.
В действителност графеновите батерии са много близо до реалността. Испанската компания Graphenano миналата година съобщи, че скоро ще отвори завод в Йекла с 20 производствени линии. Те ще произвеждат 80 милиона акумулаторни клетки годишно. Адаптирана за кола като Tesla Model S, графеновата полимерна батерия на тази фирма може да увеличи пробега до 1013 км., казват испанците. В първия етап от проекта бе заложена инвестиция от 30 милиона евро, споделена между Graphenano и китайския й партньор CHINT.
Навярно не само високата енергийна плътност на графеновите батерии носи обещанието за промяна в начина, по който осигуряваме електрозахранване за уредите, които използваме. Графенът е в състояние да извлича водород от атмосферата. Това е може би най-обещаващото свойство на „суперматериала“. Изследователите смятат, че графенът може да бъде поставен и да работи в мобилни електрически генератори, в които да извлича водород от въздуха, за да произвежда енергия, която иначе би се добивала от изкопаеми горива. Това би могло да намали зависимостта ни както от петрола, така и от класическия вид електро-акумулиращи системи, но най-вече е благоприятно за силно замърсената ни околна среда. Между другото, само преди дни Toyota съобщи, че скоро започва производството на нов модел водородни автобуси, а в Германия учените вече са намерили достатъчно надеждна форма на съхранение на водорода.
Мрежова повърхност
От фотоапарата право в Instagram VR – това ще е нещо обичайно, когато WiFi приемниците от графеново фолио започват да покриват повърхностите на нашите джаджи. VR, да, дотогава Instagram ще е преминал изцяло във виртуалната реалност.
На база графен се разработват и гъвкави WiFi приемници, които биха могли да превърнат всяка повърхност в „модем“ и съответното устройство – в джаджа, постоянно свързана към безжична мрежа. Тези приемници имат вид на прозрачно фолио, което може да се залепи върху гладка или извита повърхност.
Гъвкавите графенови приемници са разработка на немската нестопанска организация AMO заедно с лабораториите RWTH при Университета в Аахен, Германия. Напредъкът им означава, че скоро повърхността на телефона или лаптопа може да служи за „антена“.
Ново поколение техника
Казано с други думи, графенът обещава появата на едно изцяло ново поколение електроника. Телефоните и таблетите ни няма да се чупят, а батериите им ще издържат по цели седмици. Автомобилите ни ще са ултра-здрави, ще могат да изминават дълги разстояния с малко заряд, защото ще са и много леки, и навярно ще са летящи, защото ще имат здрави и леки витла като дронове. Домовете ни ще могат да имат своите графенови и водородни батерии за съхранение на енергия, за да бъдат наистина енергийно ефективни – нещо, което понастоящем се опитваме да постигнем с дебели изолации и нови прозорци. Телевизорите ни ще са огромни и в същото време суперикономични. Най-хубавото е, че повечето от тези технологии вече са на прага на комерсиализацията и ще можем да ги видим в действие до няколко години.
