Все, что вам нужно знать о будущем графена
Графен быстро проникает в новые достижения в нескольких областях. Созданная Европейской комиссией инициатива, ориентированная на графен, она видит новое применение в гибких антеннах, изготовлении шлемов и даже методах лечения травм позвоночника.
Графен представляет собой сотообразную решетку, состоящую из слоя атомов углерода с одним атомом. Он в 100 раз сильнее самой сильной стали в мире и почти прозрачен. Будучи самым тонким, легким и самым сильным материалом, он предлагает гибкость и чрезвычайно высокую электрическую и теплопроводность.
Представление решетки графена
Благодаря своим уникальным свойствам графен превратился в горячую тему как в промышленности, так и в академических кругах. Благодаря этим уникальным функциям графен нашел применение в гибкой и пригодной для носки электронике и антеннах, конструкции датчика давления, гибких дисплеях, оптоэлектронике и системах передачи данных, медицинских и биоинженериях, фотогальванике и аккумуляторах.
Под руководством Graphene Flagship, инициативы Европейской комиссии, целью которой является сокращение времени выхода на рынок продуктов на основе графена, графен становится все более неотъемлемой частью научно-технического прогресса. Вот взгляд на будущее графена, ускоренное задуманным мышлением от инициативы.
Гибкая антенна графена
Недавно исследователи из CNR-ISOF, итальянского партнера Graphene Flagship, использовали графен для разработки гибкой антенны для приложений ближней связи (NFC).
NFC - это метод беспроводной связи, который передает небольшой объем данных только на небольшом расстоянии. В отличие от многих протоколов связи Wi-Fi, которые хотят увеличить диапазон покрытия, короткий диапазон NFC весьма желателен, поскольку он делает связь более безопасной - в настоящее время захват данных по NFC практически невозможно. NFC широко используется в бесконтактных платежных системах, картах безопасности и идентификации запасов, активов, людей и животных.
Новая гибкая антенна, которая может выдерживать тысячи циклов изгиба, обеспечивает производительность, соответствующую традиционной металлической антенне. Исследовательская группа исследовала различные конструкции с использованием нескольких производных графена. Для подложки исследователи экспериментировали с рядом материалов, таких как ПЭТ, ПВХ и Каптон. Кроме того, они спроектировали пригодную для носки антенну на основе материала для бумаги из шелка / графена.
Изображение предоставлено Graphene Flagship
Чтобы протестировать разработанные антенны, исследователи использовали приложение для чтения NFC от STMicroelectronics, еще одного партнера флагмана Графен.
По словам Винченцо Палермо (Vincenzo Palermo), флагмана Graphene Flagship в области исследований полимерных композитов, современные технологии следуют тенденции замены металлов более легкими, дешевыми и лучшими материалами для вторичной переработки. И антенны на основе графена являются шагом вперед в достижении этой цели.
Технология может оказать большое влияние на гибкую электронику и коммуникационные технологии. Например, мы можем ожидать, что носки NFC на основе графена будут взаимодействовать со смартфонами и другими устройствами.
Графиновый шлем для мотоциклов
Graphene - самый сильный материал в мире, поэтому неудивительно видеть продукты, которые используют графен, чтобы обеспечить лучшую защиту от телесных повреждений. Так как графен настолько тонкий и довольно дорогой, на внешнюю структуру шлема распыляют только покрытие граффиновых чешуек. Графинное покрытие не только распространяет силу удара на более широкую область и улучшает прочность шлема, но и более эффективно рассеивает тепло и повышает комфорт наездника.
К счастью, этап добавления графенового покрытия можно легко интегрировать в существующую производственную линию коммерческих шлемов.
Эта технология является результатом сотрудничества между итальянским Momodesign и подразделением Graphene Labs итальянского института технологии. Лаборатория Graphene IIT является партнером Graphene Flagship.
Шлем graphene разработан Momodesign и лабораториями Graphene IIT. Изображение предоставлено Graphene Flagship
Для дальнейшего повышения безопасности пользователя исследовательская группа изучает методы добавления графена во внутренние части шлема.
Графен в биомедицинских применениях
В начале этого года исследователи из Триестского университета и Центра Кембриджского Графена, частично финансируемые Graphene Flagship, исследовали биомедицинские применения графена. Они непосредственно соединяли необработанный графен с нейронами. Это был большой шаг, и ученые надеются, что в будущем этот графенский интерфейс может сделать лечение неврологических расстройств, таких как болезнь Паркинсона. Другие потенциальные применения этой технологии включают в себя лечение паралича и возможность ампутантов контролировать протезные роботизированные конечности.
Перед электродами на основе графена исследователи экспериментировали с такими материалами, как вольфрам и кремний. Однако с этими материалами тело образует рассеивающую ткань вокруг электрода, что, следовательно, делает электрические сигналы неясными. Кроме того, эти электроды жесткие и, вероятно, будут отключены с течением времени. Напротив, электроды на основе графена являются гибкими и не влияют на клеточную активность.
Совсем недавно, в другом исследовании в Университете Райса, исследователи использовали графен вместе с широко используемым полимером, полиэтиленгликолем, чтобы преодолеть разрыв в поврежденных нервных клетках.
Представление углеродных нанотрубок разделяется на графеновые наноуглероды, используемые для процесса роста нейронов. Изображение предоставлено Tour Group
Исследовательская группа под руководством профессора Джеймса Тур разработала ленты графена, которые являются высокопроводящими и растворимыми в воде. В результате ленты могут соединяться с поврежденными нервными клетками и формировать путь для электрических сигналов нервной системы. Водорастворимость этих лент объясняется полиэтиленгликолем.
Используя эти графеновые ленты, исследователи успешно преодолели разрыв в спинном мозге крысы. Поскольку нервные клетки стремительно растут по разработанному материалу в течение 24 часов, крыса могла передавать сенсорные и двигательные сигналы через поврежденные нервные клетки.
Исследование все еще имеет долгий путь; однако это имеет огромные последствия и может проложить путь для невероятных медицинских достижений.