Fysikere fra USA oppdaget tilfeldigvis at grafen kan generere energi ved å bruke miljøet og vil bli et nytt ord innen energi og bionikk i nærmeste fremtid.
Eksistensen av grafen i naturen er et fenomen som ble mulig på grunn av det faktum at forskere fant et "smutthull" i fysikkens lover og tvang et kontinuerlig todimensjonalt atomduk til å oppføre seg som et tredimensjonalt materiale. Flere og flere nye studier avslører nyttige anvendelser av dette materialet, og spådommene høres veldig oppmuntrende ut: Det viste seg at grafen kan brukes til å få en nesten uendelig mengde energi!
Tilfeldig oppdagelse
Et team av fysikere ledet av forskere fra University of Arkansas gjorde funnet ved et uhell. Det opprinnelige formålet med testingen deres var å studere vibrasjonen av grafen - men for hva?
Vi er alle kjent med kornet grafitt, som ofte brukes sammen med keramiske komponenter for å lage en blyantskaft. Den svarte stripen som blir igjen etter at blyantledningen løper over papiret, er faktisk tynne ark karbonatomer som lett glir over hverandre. I mange år har fysikere lurt på: er det mulig å isolere et slikt ark og gjøre det til et uavhengig todimensjonalt plan?
I 2004 lyktes fysikere fra University of Manchester. For å eksistere adskilt fra hverandre, trenger ark med karbonatomer å oppføre seg som et tredimensjonalt materiale for å gi den nødvendige stabiliteten. Det viste seg at "smutthullet" i dette tilfellet er forskyvningen av mobile atomer, noe som gir grafen egenskapene til den tredje dimensjonen. Med andre ord, grafen var aldri 100% flatt - den vibrerte på atomnivå slik at dens bindinger ikke spontant forfalt.
Det var for å måle nivået på denne forskyvningen og vibrasjonen som fysikeren Paul Tibado nylig ledet en gruppe hovedfagsstudenter og gjorde en veldig enkel studie med dem. Forskere la ark med grafen på et spesielt kobbernett og observerte endringer i atomenes posisjoner med et mikroskop. Tallene av en eller annen grunn tilsvarte imidlertid ikke den forventede modellen. Dessuten varierte dataene fra prøve til prøve.
Salgsfremmende video:
Grafen som energikilde
Thibado bestemte seg for å ta eksperimentet i en annen retning, og prøvde å finne en passende mal og endre måten han analyserte dataene på. Forskere har delt hvert bilde tatt under målingen i delbilder. Strategien viste seg å være riktig: det store bildet tillot ikke å studere lovene om atomer. Det ble antatt at grafenarkene beveget seg etter samme prinsipp som bøyde metallplater - men denne antakelsen viste seg å være falsk.
Det viste seg at hele poenget ligger i de såkalte "Levy-flyvningene" - mønstre av små tilfeldige svingninger kombinert med plutselige, skarpe skift. Slike systemer ble tidligere observert i biologiske og klimatiske systemer, men fysikere har sett dem for første gang i atomskala. Ved å måle hastigheten og skalaen til disse grafenbølgene, antydet Thibado at de kunne brukes til å hente ut energi fra miljøet.
Så lenge temperaturen i omgivelsene forhindrer den "komfortable" bevegelsen av grafenatomer i forhold til hverandre, vil de fortsette å pulse og bøye seg. Plasser elektroder på hver side av en del av denne grafen, og du har en liten generator. I henhold til beregninger har en graf på 10x10 mikron grafen en effekt på 10 mikrowatt. Tatt i betraktning at en pinnhode kan passe til så mange som 20 000 av disse rutene, ser et slikt "kraftsenter" ikke så imponerende ut, ikke sant? Imidlertid vil denne kraften ved romtemperatur være nok til å gi energi til en liten gadget - for eksempel et armbåndsur. Det er også interessant at en slik metode for å skaffe energi i fremtiden kan føre til oppretting av bioimplanter, som ikke vil trenge store batterier.
Konklusjon
Chibado samarbeider for tiden med forskere ved US Naval Research Laboratory for å se om denne strategien har en fremtid. Kanskje er det grafen som vil bli kilden til "fremtidens energi", som vil tillate teknologier å gjøre et betydelig gjennombrudd i nær fremtid.
Vasily Makarov
