Grafēns – 21. gadsimta brīnummateriāls mūsu rokās

Kopš 2004. gada, kad tika izgudrots grafēns, cilvēki ir nepacietīgi gaidījuši, kas notiks tālāk. Beidzot šis materiāls ir likts lietā, radot akumulatoru, kas daudzējādā ziņā pārspēj tagadējās litija baterijas.

Kas ir grafēns?

Tas cēlies no grafīta – materiāla, no kura izgatavo zīmuļus. Grafīta pamatā ir trīs dimensijās izkārtoti oglekļa atomi. Kad atomu izkārtojums tiek mainīts uz divām dimensijām, kas ir plakans, iegūst grafēnu.

Grafīta un grafēna struktūra

Līdz 2004. gadam grafēns bija tikai teorija. Divi zinātnieki no Mančestras Universitātes radīja pirmo šī materiāla paraugu. Ar līmlenti slīpējot grafītu, viņi pamanīja, ka ļoti mazas daļiņas pielīp pie tās. 

Līmlente ar grafīta daļiņām, kas veido grafēnu

Tas viņus iedvesmoja radīt visplānāko iespējamo grafīta paraugu, ko nosauca par grafēnu. Abi zinātnieki par savu atklājumu 2010. gadā ieguva Nobela prēmiju fizikā.

Lai arī tas var nelikties kas īpašs, bet mainot atomu izkārtojumu no 3D uz 2D, paveras ārkārtīgi daudz iespēju. Grafēns ir 200 reižu izturīgāks par tēraudu, lai gan tas ir neiedomājami plāns – tikai viena atoma biezumā. 

Tas ir tik izturīgs, ka tikai divas materiāla atomu kārtas, var radīt ložu necaurlaidīgu slāni. Tas ir gandrīz caurspīdīgs, ārkārtīgi viegls, un labākais elektrības un siltuma vadītājs, kāds mums līdz šim ir zināms.

Kas ir grafēns

Tā kā grafēns tik labi vada elektrību, tas ir piemērots dažādām elektriskām iekārtām. Kompānija Real Graphene, kas atrodas Losandželosā, jau vairākus gadus ir veikusi pētījumus par grafēna baterijām. Šī ir pirmā kompānija, kas izveidojusi grafēna bateriju, kas jau tiek piedāvāta pārdošanā.

Kas padara grafēna baterijas tik labas?

Gan litija, gan grafēna baterijas darbojas pēc līdzīga principa, taču to raksturīgās pazīmes ir dažādas. 

Grafēns piedāvā augstāku elektrovadītspēju kā litija jonu baterijas. Tas nodrošina ātrāku baterijas uzlādi, un lielākas darbības strāvas. Šo akumulatoru no 0 – 100% iespējams uzlādēt vien nieka 20 minūtēs. Salīdzinājumam, viedtālruņus, ar vidēji 3000 mAh akumulatora kapacitāti, jālādē aptuveni 1,5 stundas. Grafēna baterijas uzlādēšanai jāizmanto 60W lādētājs, ar kuru lādējot parastu bateriju, tā tiktu pārkarsēta.

Turklāt liela siltumvadītspēja nozīmē to, ka grafēna baterija tik ļoti neuzkarst, paildzinot tās darbību arī tādās ierīcēs kā viedtālruņi.

Grafēna baterijas labās īpašības

Grafēna baterijas arī ir vieglākas un plānākas kā litija akumulatori. Rezultātā iespējams izgatavot plānas un šauras ierīces vai arī izmantot tās lielās iekārtās, neaizņemot milzum daudz vietas.

Vēl kāda ievērojama īpašība ir tā, ka grafēna baterijas ir 5 reizes ietilpīgākas par litija baterijām, kas nozīmē, ka viedtālruņos ievietotie akumulatori būs jālādē retāk.

Grafēna akumulatora un litija akumulatora uzlādes ātruma salīdzinājums

Visbeidzot, grafēns ir drošāks. Lai arī litija baterijas ir diezgan drošas, tomēr ir bijuši vairāki gadījumi, kad tās ir izrādījušās bīstamas, piemēram, Samsung Galaxy Note 7 gadījumā. Pārkaršana, pārlādēšana vai pārduršana var izraisīt litija baterijas aizdegšanos. Grafēna baterijas ir daudz stabilākas, drošākas un izturīgākas.

Produkti, kas jau ir pārdošanā un nākotnes iespējas

Real Graphene piedāvājumā ir divas pārnēsājamās uzlādes ierīces (power bank) ar dažādām ietilpībām – 10’000 mAh un 20’000 mAh. 

Taču, ņemot vērā visas grafēna labās īpašības, paveras plašs iespēju loks. Grafē akumulatori ir viegli, plāni, ietilpīgi un grafēns sava plānuma dēļ,  ir lokans materiāls. To visu apvienojot, būtu iespējams radīt dažādus iekārtu risinājumus. Elektromobīļu akumulatori varētu tikt iestrādāti, piemēram, durvīs, izmainītos nākotnes viedtālruņu dizains un pavērtos neskaitāmas jaunas iespējas arī citām ar akumulatoru darbināmajām ierīcēm.

Saistītie raksti:

Share on facebook
Facebook
Share on twitter
Twitter
Share on linkedin
LinkedIn
Share on whatsapp
WhatsApp

Atbildēt

Jūsu e-pasta adrese netiks publicēta. Obligātie lauki ir atzīmēti kā *