Grafīns – 21. gadsimta brīnummateriāls mūsu rokās

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

Kas ir grafīns?

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 grafīnu.

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

Tas viņus iedvesmoja radīt visplānāko iespējamo grafīta paraugu, ko nosauca par grafīnu. 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. Grafīns 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.

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

Kas padara grafīna baterijas tik labas?

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

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

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

Grafīna 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 grafīna baterijas ir 5 reizes ietilpīgākas par litija baterijām, kas nozīmē, ka viedtālruņos ievietotie akumulatori būs jālādē retāk.

Visbeidzot, grafīns 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. Grafīna 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 grafīna labās īpašības, paveras plašs iespēju loks. Grafīna baterijas ir vieglas, plānas, ietilpīgas un grafīns 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.

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 *