La începutul lunii septembrie, un distribuitor chinez de Amazon ne-a contactat pentru a ne oferi testarea a două produse destul de neplăcute și mai degrabă ce f * ck: o mască de somn încălzită și o pernă de călătorie gonflabilă, încălzită și ea în … grafen. Amuzați de această cerere ciudată, am decis să săpăm puțin mai adânc în subiect și să facem un tur al aplicațiilor „mult așteptate” din jurul grafenului, în special în domeniul energetic. Mic punct tehnologic!
Grafenul este un material bidimensional, adică format dintr-un singur strat atomic. Stivuirea acestor straturi oferă grafit, una dintre formele naturale de carbon. Sintetizat în 2004 la Universitatea din Manchester (a câștigat „descoperitorilor” săi Premiul Nobel pentru fizică în 2010), a fost mult timp considerată o anomalie fizică, un material 2D fiind presupus a fi instabil.
Grafenul are proprietăți extraordinare:
- Echipat cu același principiu de construcție ca și carbonul, una dintre formele sale naturale fiind diamantul, este extrem de puternic . Folosind grafen, cercetătorii de la MIT au reușit astfel să creeze un ansamblu 3D de zece ori mai puternic decât oțelul, dar la fel de ușor ca plasticul.
- Compus dintr-un singur strat atomic, este, de asemenea, extrem de ușor . Această proprietate oferă perspective interesante, în special în domeniul aeronauticii, unde greutatea componentelor de la bord are un impact direct asupra consumului de energie.
- Este un conductor termic excelent , cu o viteză de transmisie de 30 de ori mai mare decât siliciu, materialul cel mai utilizat până acum în industria electronică.
- Este perfect impermeabil și permite ca noile utilizări să fie considerate combinate cu proprietățile sale conductoare în medii umede.
- Este deformabil și transparent și ar putea da naștere probabil unei noi generații de ecrane flexibile - deși primele versiuni de ecrane flexibile comercializate încă folosesc plastic - și noi generații de ecrane transparente, utilizabile în special în domeniu. auto
În 2018, Comisia Europeană a lansat cel mai mare program de cercetare realizat vreodată la nivel european, prin injectarea unui buget de 1 miliard de euro în următorii 10 ani. Obiectiv: crearea unei văi a grafenului care să sprijine dezvoltarea utilizărilor industriale ale grafenului, rezultând o reducere economică semnificativă.
Aplicații în sectorul energetic
Există multe aplicații ale grafenului în câmpul energetic, profitând de proprietățile conductoare ale materialului.Răcire
Într-un sector care ne atinge zilnic, am menționat anunțul producătorului Huawei care a introdus primul telefon mobil echipat cu un sistem de răcire pe bază de grafen care permite căldura să fie condusă într-o cameră de evaporare cu cea mai mare eficiență și, prin urmare, mai puțin stres asupra componentelor pentru a le îmbunătăți durata de viață.
Huawei mate 20 xBaterii
Start-ul Earthdas funcționează pe baterii cu litiu ai căror anodi conțin grafen și permit accelerarea vitezei încărcărilor în proporții enorme. Vorbim despre o reîncărcare de 12 ori mai rapidă decât o baterie convențională litiu-ion și o încărcare completă în câteva minute pentru un telefon.Se consideră că încorporarea grafenului în bateriile litiu-ion, înlocuind siliciul, ar prelungi durata de viață a bateriei datorită capacității grafenului de a rezista variațiilor de temperatură. În cazul aplicațiilor legate de bateriile litiu-ion, grafenul, prin urmare, întărește în mod esențial capacitățile unei baterii tradiționale pentru a-i spori performanța și longevitatea.
De asemenea, puteți găsi deja un model de baterii externe grafen la Elecjet, care oferă un model de 6000 mAh cu un timp de încărcare de 20 de minute.
Condensatoare
Cele ultracapacitoare (sau „supercapacitators“) sunt de asemenea investigate pentru a îmbunătăți viața lor și pentru a reduce drastic timpul lor de încărcare. Spre deosebire de bateriile convenționale care produc energie printr-o reacție chimică, supercondensatoarele stochează energie sub forma unui câmp electrostatic. Un supercondensator clasic se încarcă (și se descarcă) mult mai repede decât o baterie, dar pe de altă parte stochează mult mai puțină energie.NAWATECHNOLOGIES
Utilizarea grafenului ar putea face posibilă combinarea vitezei de încărcare a supercondelor cu o capacitate de stocare mult mai mare. Compania franceză Nawa Technologies lucrează astfel la supercondensatori compuși din nanotuburi de carbon - foi înfășurate de grafen - care vor furniza în cele din urmă energie mai curată (fără componente chimice) și mai durabilă, în special în domeniul transporturilor. Compania testează deja mașini de curse electrice de Formula E pentru a testa aceste produse în condiții extreme.
În 2017, Lamborghini și-a prezentat proiectul de supercar electric realizat în colaborare cu MIT, Terzo Millennio, dintre care grafenul este una dintre componentele cheie. Denis Brogniart explică pe scurt priceperea lui Lamborghini în acest videoclip pentru Automoto:
Deci, va fi grafenul în buzunarele noastre în 2019?
Grafenul este un material revoluționar ale cărui proprietăți ar putea ajuta la abordarea provocărilor energetice viitoare. După doar 15 ani de cercetări, apar tendințe concrete care dezvăluie potențialul materialului. Principala provocare rămâne producția la scară industrială, care este încă scumpă și lentă. Prin urmare, mai avem puțin timp înainte ca obiectele pe care le folosim în fiecare zi să exploateze masiv acest material.La începutul anului 2018, cercetătorii MIT au dezvoltat un proces de producție industrială pentru foi de grafen, dedicat încorporării în membrane ultra-subțiri. Cu toate acestea, acest proces nu vizează aplicații în domeniul energetic, ci arată că soluțiile nu sunt departe pentru a permite grafenului să ajungă la stadiul industrial.
Cercetarea europeană în cadrul Flagship Flagship merge în această direcție și va explora noi căi în următorul deceniu.
