I år meddelte Tesla Motors Inc (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% Lavet med Highstock 4. 2. 6 ) at det ville begynde at producere sin egen række af boliger og kommercielle batterisystemer samt udføre videnskabelig forskning i batteriteknologi for at forbedre energieffektiviteten af ​​sine elbiler. Et af de mest spændende aspekter ved denne forskning er den potentielle brug af grafen, en unik konfiguration af carbonatomer, som danner et todimensionelt lag som en honningkage. Andre sammensætninger af kulstof omfatter grafit, diamanter, bucky bolde og trækul.

Grafen er præget som et 'mirakel' materiale, med en styrke, der anslås at være 100 gange stærkere end stål i en brøkdel af vægten. Historisk set var dette materiale meget vanskeligt og dyrt at producere og blev primært brugt i nicheanvendelser inden for halvlederindustrien. Faktisk blev det ikke isoleret indtil 2004. I dag testes imidlertid nye og lettere måder at producere store mængder grafen på, og rækken af ​​mulige anvendelser har potentialet til at være forstyrrende på tværs af en række brancher.

Batterier

Tesla er blandt et stort antal virksomheder og universiteter, der undersøger, hvordan grafen kan bruges til at løse problemet med batteristørrelse og effektivitet. Anvendelse af grafen til battericeller kan i høj grad forbedre evnen og hastigheden til genopladning og udladning i forhold til nutidens moderne teknologi, opladning op til 10 gange hurtigere end et lithium-ion batteri. Grafen kan også reducere størrelsen på batterier ved kraftigt at forbedre energitætheden. Kombinationen af ​​et hurtigere opladning, mindre batteri vil være en stor forbedring for forbrugerelektronik, mobile enheder og elbiler. (For relateret læsning se: Ny batteriteknologi Investering Muligheder . )

Solceller

Grafen er ikke kun nyttig i batterienergi, men kan også forbedre den nuværende tilstand af solcellepaneler. Refleksionen af ​​nogle af solens stråler på overfladen af ​​solpaneler er et stort problem i dag, da skygger dem på nogen måde også vil reducere mængden af ​​energi, de kan producere. Tilføjelse af et lag af grafen tjener som en antireflekterende belægning, der tillader det meste af lysets energi at passere gennem for at blive omdannet til elektricitet. Forskning har vist, at grafen kan reducere refleksiviteten med 15 - 35%.

Transistorer

Transistorer er de on-off logiske porte, der driver mikrochips og udløst computerrevolutionen. I dag har Moores lov forudsagt, at antallet af transistorer, der kan passe på en chip, bliver fordoblet hver 18 måned, og prædikationen er kommet til fruition indtil videre.Teknologi skubber nu grænserne for silicium som et substrat for at bygge halvledere, hvilket betyder, at Moores lov ikke længere kan holde. Grafen kan være en erstatning for silicium for at tillade endnu større transistortæthed. Forskere ved MIT og andre steder ser på, hvordan man realiserer en grafenbaseret mikrochip. (Se også: Top Emerging Fields i mobilteknologi .)

Medicinske applikationer

Medicinske anvendelser til grafen omfatter vævsteknik. Tredimensionel trykning og andre metoder til dyrkning af organer er baseret på en robust matrix, hvorpå cellerne kan vokse. Tilføjelse af grafen nano-partikler til eksisterende materialer har vist sig at forbedre dens strukturelle stabilitet.

Grafen har vist sig at blive optaget af specifikke celler, herunder cancerceller, hvilket gør det til en potentiel vektor til målrettet lægemiddellevering. Der er i øjeblikket forsøg på at undersøge, om det kan bruges til behandling af lungekræft. Stoffet har også vist sig at forbedre polymerasekædereaktionen eller PCR, metoden der anvendes til at sekvensere genomer og identificere gener.

The Bottom Line

Graphene er et ord, som vi sandsynligvis vil høre mere og mere, da forskere fra hele verden begynder at studere dette unikke kulstofbaserede materiale. Bortset fra ovenstående er der en række foreslåede alternative anvendelser til grafen. Disse omfatter at bruge det som smøremiddel, til at detektere infrarødt lys, for at udvikle bærbar elektronik, som vandfiltreringsteknologi og som vandtæt belægning. I de kommende år er der endnu mere potentielle brugssager, der bliver identificeret og sat i produktion.