Letztes Jahr gab Tesla Motors Inc. (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% erstellt mit Highstock 4. 2. 6 ) bekannt, dass es mit der Produktion beginnen würde. eine eigene Linie von privaten und gewerblichen Batteriesystemen sowie wissenschaftliche Forschung zur Batterietechnologie zur Verbesserung der Energieeffizienz von Elektroautos. Einer der aufregendsten Aspekte dieser Forschung ist die mögliche Verwendung von Graphen, einer einzigartigen Konfiguration von Kohlenstoffatomen, die eine zweidimensionale Schicht wie eine Wabe bildet. Andere Konfigurationen von Kohlenstoff schließen Graphit, Diamanten, Bucky-Bälle und Holzkohle ein.

Graphen wird als "Wunder" -Material gepriesen, mit einer Festigkeit, die bei einem Bruchteil des Gewichts auf 100 Mal stärker als Stahl geschätzt wird. In der Vergangenheit war dieses Material sehr schwierig und teuer in der Herstellung und wurde hauptsächlich für Nischenanwendungen in der Halbleiterindustrie verwendet. In der Tat wurde es erst 2004 isoliert. Heute werden jedoch neue und einfachere Wege zur Herstellung großer Mengen von Graphen getestet, und die Vielzahl möglicher Anwendungen kann in einer Reihe von Industrien störend sein.

Batterien

Tesla gehört zu einer großen Zahl von Unternehmen und Universitäten, die erforschen, wie Graphen verwendet werden kann, um das Problem der Batteriegröße und -effizienz zu lösen. Die Verwendung von Graphen zu Batteriezellen kann die Fähigkeit und die Geschwindigkeit zum Wiederaufladen und Entladen im Vergleich zu der heutigen zeitgemäßen Technologie erheblich verbessern, wobei bis zu zehnmal schneller aufgeladen wird als bei einer Lithium-Ionen-Batterie. Graphen kann auch die Größe von Batterien verringern, indem es die Energiedichte stark verbessert. Die Kombination aus schnellerer Ladung und kleinerer Batterie ist eine enorme Verbesserung für Unterhaltungselektronik, mobile Geräte und Elektrofahrzeuge. (Zum diesbezüglichen Lesen, siehe: New Battery Technology Investment Opportunities . )

Solarzellen

Graphen ist nicht nur nützlich in der Batterieenergie, sondern kann auch den aktuellen Zustand von Photovoltaikmodulen verbessern. Die Reflexion einiger Sonnenstrahlen an der Oberfläche von Sonnenkollektoren ist heutzutage ein großes Problem, da eine Schattierung in irgendeiner Weise auch die Menge an Energie reduzieren würde, die sie erzeugen können. Das Hinzufügen einer Schicht aus Graphen dient als eine Antireflexbeschichtung, die es ermöglicht, dass die meiste Energie des Lichts durchgelassen wird, um in Elektrizität umgewandelt zu werden. Die Forschung hat gezeigt, dass Graphen die Reflektivität um 15 - 35% reduzieren kann.

Transistoren

Transistoren sind die Ein-Aus-Logikgatter, die Mikrochips versorgen und die Computerumdrehung auslösen. Heute hat das Mooresche Gesetz vorhergesagt, dass sich die Anzahl der Transistoren, die auf einen Chip passen, alle 18 Monate verdoppeln wird, und die Vorhersage hat sich bis jetzt erfüllt.Die Technologie schiebt nun die Grenzen des Siliziums als Substrat für den Bau von Halbleitern vor, was bedeutet, dass das Mooresche Gesetz nicht länger gültig ist. Graphen kann ein Ersatz für Silizium sein, um eine noch größere Transistordichte zu ermöglichen. Forscher am MIT und anderswo suchen nach einem Graphen-basierten Mikrochip. (Weitere Informationen finden Sie unter: Top Emerging Fields in Mobile Technology .)

Medizinische Anwendungen

Zu ​​den medizinischen Anwendungen für Graphen gehört Tissue Engineering. Dreidimensionales Drucken und andere Verfahren zum Organen von Organen beruhen auf einer stabilen Matrix, auf der Zellen wachsen können. Die Zugabe von Graphen-Nanopartikeln zu bestehenden Materialien verbessert nachweislich die strukturelle Robustheit.

Es wurde gezeigt, dass Graphen von bestimmten Zellen einschließlich Krebszellen aufgenommen wird, was es zu einem potenziellen Vektor für eine gezielte Arzneimittelabgabe macht. Derzeit werden Versuche durchgeführt, um festzustellen, ob es zur Behandlung von Lungenkrebs eingesetzt werden kann. Es wurde auch gezeigt, dass die Substanz die Polymerase-Kettenreaktion (PCR), die Methode zur Sequenzierung von Genomen und zur Identifizierung von Genen, verbessert.

The Bottom Line

Graphen ist ein Wort, das wir wahrscheinlich immer mehr hören werden, wenn Forscher aus der ganzen Welt anfangen, dieses einzigartige kohlenstoffbasierte Material zu studieren. Abgesehen davon gibt es eine Reihe von vorgeschlagenen alternativen Anwendungen für Graphen. Dazu gehören die Verwendung als Schmiermittel, die Detektion von Infrarotlicht, die Entwicklung von tragbarer Elektronik, Wasserfiltrationstechnologie und wasserdichte Beschichtung. In den kommenden Jahren werden sicher noch mehr potenzielle Anwendungsfälle identifiziert und in Produktion gebracht.