Was ist Graphen? 7 Möglichkeiten, wie es bald die Technologie revolutionieren wird

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Graphen war in den letzten Jahren ein Modewort: ein neues Material mit beeindruckenden Wohnimmobilien, das garantiert, dass sich alles in unserem Leben ändert. Ist aber alles leerer Hype? Was genau ist Graphen und was können wir wirklich davon erwarten?

Graphen ist eine ungewöhnliche Form einer der häufigsten Komponenten der Welt (Kohlenstoff) und wurde bereits 2004 an der Universität von Manchester entdeckt und synthetisiert. Sie enthält mehrere Kohlenstoffschichten, wobei jede Schicht einfach ein einzelnes Atom dick ist , alle in einem sechseckigen Gitter organisiert.

Struktur von Graphen Bildnachweis: nobeastsofierce mit Shutterstock

Und aus diesem Grund hat es alle möglichen faszinierenden und unvorhergesehenen Eigenschaften. Zum Beispiel ist Graphen etwa 200-mal stärker als Stahl und auch sechsmal leichter. Es führt sowohl Wärme als auch Strom aus und ist außergewöhnlich lichtempfindlich, während es praktisch vollständig transparent ist.

Angesichts seiner Entdeckung haben Forscher und Designer aktiv nach funktionalen Wegen gesucht, um dieses phänomenale Material zu nutzen. Die Liste der Möglichkeiten ist praktisch unbegrenzt, aber hier sind einige der Orte, an denen Sie davon ausgehen können, dass Graphen schnell genug einen Unterschied in Ihrem Leben macht.

1. Computerchips

Seit einiger Zeit haben wir gesehen, dass integrierte Schaltkreise dem Moore’schen Gesetz entsprechen, was darauf hinweist, dass sie ungefähr alle 18 Monate ihre Leistung verdoppeln. Jetzt nähern wir uns jedoch den Grenzen, wie winzige Siliziumtransistoren hergestellt werden können. Bei dieser Geschwindigkeit wird Moores Gesetz in Zukunft nicht mehr gelten.

Es laufen jedoch Forschungsstudien, um herauszufinden, wie Graphen in Mischung mit Silizium verwendet werden kann, um schnellere, kleinere und viel weniger energieintensive Prozessoren herzustellen. IBM hat 3 Milliarden US-Dollar in die Graphenstudie investiert und geht davon aus, dass bis 2019 ein funktionierender Graphenprozessor auf dem Markt sein wird.

Im besten Fall können Chips, einschließlich Graphen, um Größenordnungen schneller sein als herkömmliche Siliziumchips, sodass ein Durchbruch im Folgenden für den Computerglobus außergewöhnlich sein kann.

2. Batterien

In diesem Zeitalter intelligenter Geräte und anderer mobiler Elektronik sind wir völlig auf Batterien angewiesen. Deshalb suchen wir ständig nach Mitteln, um deren Lebensdauer zu verlängern. Graphen zeigt auf diesem Gebiet eine große Garantie.

Samsung berichtete von einigen Erfolgen bei der Verbesserung der Akkufähigkeit durch die Aufnahme von Graphen in Lithium-Ionen-Akkus. Dongxu enthüllte in vergleichbarer Weise, was es behauptet der erste Graphen-Akku der Welt Dongxu erklärt, dass der 4.800-mAh-Akku innerhalb von 15 Minuten vollständig aufgeladen werden kann. Es ist derzeit ungewiss, wann es zum Kauf angeboten wird.

Bildnachweis: Georgejmclittle über Shutterstock Bildnachweis: Georgejmclittle mit Shutterstock

Unabhängig davon, ob diese Artikel jemals auf den Markt kamen, ist die Kapazität für Graphen in Batterien absolut unglaublich. Wenn es jemals vollständig verwirklicht wird, könnte es eines der revolutionärsten Wachstumsraten seit Jahren sein. Graphen-Superkondensatorbatterien haben die Möglichkeit, fünfmal so lange wie Lithium-Ionen-Batterien ähnlicher Größe zu halten und in einem Bruchteil der Zeit aufgeladen zu werden.

Und im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Batterien sind sie ungiftig und haben kein Risiko des Abhebens.

Mit Graphen-Superkondensatoren könnten Mobiltelefone mit einem einzigen Preis eine Woche oder sogar länger halten, und auch elektrische Automobile hätten sicherlich verbesserte Reichweiten, die dem internen brennenden Motor entsprechen könnten. Wenn sie aufgeladen werden müssen, dauert der Vorgang Sekunden oder Minuten anstelle von Stunden. Dies ist eine hervorragende Information, da die Abrechnungsgrenzen ein großes Hindernis für die vorherrschende Einführung von Elektrofahrzeugen darstellen.

3. Gedruckte Elektronik

Graphen kann sein auf Papier veröffentlicht (oder verschiedene andere Produkte) sowie, wenn es sich um einen Schaltkreistyp handelt, von RFID-Lesegeräten gelesen werden können. Tickets, Bordkarten usw. sind die offensichtlichsten Sofortanwendungen dieser modernen Technologie, doch die Möglichkeiten sind unbegrenzt. Tragbare Elektronik, flexible Sensoren und auch Displays und sogar digitale Tätowierungen könnten in Zukunft alltäglich sein.

4. Nockensensoren

Graphen ist viel bewusster als das Silizium, das derzeit in den Bildsensoren elektronischer Kameras verwendet wird. Dies eröffnet die Möglichkeit besserer Kameras, die bei Problemen mit schlechten Lichtverhältnissen gut funktionieren. Dies ist eine fantastische Information für praktisch alle Fotografen und Videografen. (Nokia wartet sogar ein Mobiltelefon mit einer auf Graphen basierenden Nockenerkennungseinheit, die garantiert weniger energieintensiv und auch günstiger als vorhandene Kameras ist.)

Kameraobjektiv Bildnachweis: Milliarden Fotos mit Shutterstock

Die hohe Transparenz von Graphen – es lässt etwa 97,7 Prozent des Lichts durch – eröffnet zusätzlich die Möglichkeit für 3D-Kameras und für Kameras, bei denen die Bildbetonung später angepasst werden kann. Es können mehrere Graphenschichten eingerichtet werden, um sicherzustellen, dass Fotos mit einer Vielzahl von Hervorhebungspunkten aufgenommen werden können. Der Fokus kann nach der Aufnahme des Fotos angepasst werden.

5. Verbesserte Lautsprecher

Die Lautsprecher, die wir heute verwenden, hängen von mechanischen Komponenten ab, die vibrieren, um Geräusche zu entwickeln. Dies deutet darauf hin, dass genügend physischer Bereich vorhanden sein muss, damit sich diese Teile bewegen können, und dass dies einschränkt, wie kleine Lautsprecher sein können und wo Lautsprecher aufgestellt werden können.

Wissenschaftler in Korea haben das Prinzip der Thermoakustik – das Erzeugen von Schall durch schnelles Erhitzen und auch Abkühlen eines Produkts – genutzt, um Audio-Lautsprecher aus einem Graphen-Aerogel herzustellen, die dünn sind und nicht vibrieren. Solche Audio-Lautsprecher wären für Mobiltelefone geeignet und könnten auch bequem in Wänden oder Flachbildfernsehern montiert werden.

Es gibt keinen Indikator für ein Produkt, das sich bald auf den Markt bezieht, aber es ist eine erstaunliche Verbesserung mit viel Aussicht, den Klangglobus zu verändern.

6. Stärkere Touchscreens

Aufgrund der Tatsache, dass Graphen praktisch vollständig transparent ist, kann es auf Glas verwendet werden. Eine mögliche Verwendung besteht darin, die Touchscreens unserer intelligenten Geräte zu verbessern.

Graphen ist stärker als Rubin und ein damit bedeckter Bildschirm wäre praktisch unzerbrechlich – oder ein Minimum von würde nicht beschädigen, wenn es aus Ihrer Hand rutscht. Gehärtetes Glas hat offensichtlich mehrere verschiedene andere Verwendungszwecke, und die anderen Wohneigenschaften von Graphen bedeuten, dass sowohl weise Fenster als auch Windschutzscheiben echte Chancen bieten.

Telefon mit zerbrochenem Bildschirm Bildnachweis: Thavon Phumijan über Shutterstock

Graphen bietet auch die Garantie für vielseitige Bildschirme, die sich sicherlich eher biegen als brechen. In der Zwischenzeit können Sie einige Dinge tun, wenn das Display Ihres Telefons kaputt geht.

7. Sportausrüstung

Graphen ist sehr leicht und extrem fest, 2 Wohn- oder Gewerbeimmobilien, die beim Vorführen von Werkzeugen sehr zu bevorzugen sind, und bei den meisten sportlichen Aktivitäten bedeutet jedes Gewicht, das von Geräten abgeschabt wird, einen Wettbewerbsvorteil. Radfahren ist eines der offensichtlichsten, bei denen High-End-Bikes derzeit leichte Kohlefasern verwenden.

Sorgfältig mit Kohlefaser verfestigtes Graphen kann das Gewicht sogar zusätzlich verringern, während die Festigkeit erhalten bleibt. Dassi, ein britisches Unternehmen, hat tatsächlich eine generiert Fahrradstruktur mit Graphen das ergibt nur 750 Gramm und beabsichtigt, dies in Zukunft auf 350 Gramm zu reduzieren.

Sie können sich jedoch auch vorstellen, wie dies in verschiedene Bereiche der Technologiewelt eindringen kann, in denen Einzelpersonen ständig von dem folgenden Telefon, Laptop oder der folgenden Videokamera begeistert sind, die leistungsstärker, leichter und dünner als die vorherigen sind. Und wenn sich herausstellt, dass die Graphenproduktion billiger und sogar besser ist.

Graphen und auch die Zukunft

Dies sind nur einige der möglichen Verwendungszwecke von Graphen, die Sie höchstwahrscheinlich in naher Zukunft in Ihren Händen haben werden. Es gibt jedoch auch eine große Auswahl möglicher kommerzieller und klinischer Verwendungen, die ähnlich weit fortgeschritten sein können.

Es bleibt abzuwarten, ob Graphen den hohen Annahmen entspricht, die wir darauf gesetzt haben. Es kann sein, dass einige Herstellungsprobleme unüberwindbar bleiben oder dass die Preise einige der oben genannten Verwendungen unpraktisch machen, aber wenn auch nur ein Bruchteil seiner Kapazität erkannt werden kann, wird dies den Globus verändern, in dem wir bleiben.

Erwarten Sie, dass Graphen-Artikel schnell auf den Markt kommen? Welche Anwendungen begeistern Sie am meisten? Bitte teilen Sie uns dies im Kommentarbereich unten mit.

Bildnachweis: BONNINSTUDIO über Shutterstock.com

Derzeit laufen Forschungsstudien, um herauszufinden, wie Graphen in Kombination mit Silizium verwendet werden kann, um schnellere, kleinere und weniger energieintensive CPUs zu erzeugen. IBM hat tatsächlich 3 Milliarden US-Dollar direkt für die Graphenstudie ausgegeben und erwartet, dass bis 2019 eine funktionierende Graphen-CPU auf dem Markt sein wird. Graphen zeigt an diesem Standort eine Menge Garantie. Die hohe Offenheit von Graphen – es lässt 97,7 Prozent des Lichts durch – eröffnet ebenfalls das Potenzial für 3D-Videokameras und auch für Kameras, bei denen die Bildbetonung später geändert werden kann. Unzerbrechliches Glas hat zahlreiche andere Programmverwendungen, und auch die verschiedenen anderen Eigenschaften von Graphen bedeuten, dass Smart-Home-Fenster und Windschutzscheiben echte Chancen bieten.

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