Vorig jaar kondigde Tesla Motors Inc (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% Created with Highstock 4. 2. 6 ) aan dat het zou gaan produceren zijn eigen lijn van residentiële en commerciële batterijsystemen, alsmede wetenschappelijk onderzoek naar batterijtechnologie om de energie-efficiëntie van zijn elektrische auto's te verbeteren. Een van de meest opwindende aspecten van dit onderzoek is het mogelijke gebruik van grafeen, een unieke configuratie van koolstofatomen die een tweedimensionale laag vormt zoals een honingraat. Andere configuraties van koolstof omvatten grafiet, diamanten, bucky ballen en houtskool.

Grafeen wordt geprezen als een 'wondermiddel', met een sterkte die naar schatting 100 keer sterker is dan staal bij een fractie van het gewicht. Historisch gezien was dit materiaal erg moeilijk en duur in de productie en werd het voornamelijk gebruikt in nichegebruik in de halfgeleiderindustrie. In feite was het pas in 2004 geïsoleerd. Tegenwoordig worden echter nieuwe en eenvoudigere manieren om grote hoeveelheden grafeen te produceren getest en de vele mogelijke toepassingen kunnen in een aantal industrieën ontwrichtend werken.

Batterijen

Tesla is een van de vele bedrijven en universiteiten die onderzoeken hoe grafeen kan worden gebruikt om het probleem van de batterijcapaciteit en -efficiëntie op te lossen. Het gebruik van grafeen in batterijcellen kan het vermogen en de snelheid om te herladen en ontladen aanzienlijk te verbeteren in vergelijking met de hedendaagse technologie van vandaag, en laadt tot 10 keer sneller op dan een lithium-ionbatterij. Grafeen kan ook de grootte van batterijen verkleinen door de energiedichtheid aanzienlijk te verbeteren. De combinatie van een sneller opladen, kleinere batterij zal een enorme verbetering zijn voor consumentenelektronica, mobiele apparaten en elektrische voertuigen. (Voor gerelateerde informatie, zie: Nieuwe batterijtechnologie investering Kansen . )

Zonnecellen

Grafeen is niet alleen nuttig in batterij-energie, maar kan ook de huidige staat van fotovoltaïsche zonnepanelen verbeteren. De reflectie van sommige zonnestralen op het oppervlak van zonnepanelen is vandaag een groot probleem, omdat het op enigerlei wijze inkrimpen van deze stralen ook de hoeveelheid energie zou verminderen die ze kunnen produceren. Het toevoegen van een laag grafeen dient als een antireflectiecoating die het grootste deel van de energie van het licht doorlaat en wordt omgezet in elektriciteit. Onderzoek heeft aangetoond dat grafeen de reflectiviteit met 15 - 35% kan verminderen.

Transistors

Transistors zijn de aan-uit-logische poorten die microchips voeden en de computerrevolutie teweegbrengen. Vandaag heeft de wet van Moore voorspeld dat het aantal transistors dat op een chip kan passen, elke 18 maanden zal verdubbelen en dat de voorspelling tot nu toe is uitgekomen.Technologie verlegt nu de grenzen van silicium als substraat om halfgeleiders te bouwen, wat betekent dat de wet van Moore niet langer geldig is. Grafeen kan een vervanging zijn voor silicium om een ​​nog hogere transistordichtheid mogelijk te maken. Onderzoekers aan het MIT en elders onderzoeken hoe een grafeen-gebaseerde microchip kan worden gerealiseerd. (Zie voor meer informatie ook: Topopkomende velden in mobiele technologie .)

Medische toepassingen

Medische toepassingen voor grafeen omvatten weefselmanipulatie. Driedimensionaal drukken en andere methoden voor het laten groeien van organen is afhankelijk van een stevige matrix waarop cellen kunnen groeien. Het is aangetoond dat het toevoegen van grafeen nanodeeltjes aan bestaande materialen de structurele stevigheid ervan verbetert.

Van grafeen is aangetoond dat het wordt opgenomen door specifieke cellen, waaronder kankercellen, waardoor het een potentiële vector wordt voor gerichte toediening van geneesmiddelen. Experimenten zijn momenteel aan de gang om te zien of het kan worden gebruikt om longkanker te behandelen. Er is ook aangetoond dat de substantie de polymerasekettingreactie, of PCR, de methode die wordt gebruikt om genoomsequenties te gen en genen te identificeren, verhoogt.

De onderste regel

Grafeen is een woord dat we waarschijnlijk steeds vaker zullen horen terwijl onderzoekers van over de hele wereld dit unieke materiaal op basis van koolstof beginnen te bestuderen. Afgezien van het bovenstaande zijn er een hele reeks voorgestelde alternatieve toepassingen voor grafeen. Deze omvatten het gebruik ervan als een smeermiddel, om infraroodlicht te detecteren, om draagbare elektronica te ontwikkelen, als een waterfiltratietechnologie en als een waterdichte coating. In de komende jaren zullen nog meer potentiële use-cases worden geïdentificeerd en in productie worden genomen.