Was ist Graphen? 7 Möglichkeiten, wie es bald Tech revolutionieren wird

Graphen war in den letzten Jahren so etwas wie ein Schlagwort: ein neues Material mit bemerkenswerten Eigenschaften, das alles in unserem Leben revolutionieren soll. Aber ist das alles ein leerer Hype? Was genau ist Graphen und was können wir wirklich davon erwarten?

Graphen ist eine ungewöhnliche Form eines der häufigsten Elemente der Erde (Kohlenstoff) und wurde bereits 2004 an der University of Manchester entdeckt und synthetisiert. Sie besteht aus vielen Kohlenstoffblättern, wobei jedes Blatt nur ein Atom dick und alles angeordnet ist in einem sechseckigen Gitter.

Und deshalb hat es alle möglichen interessanten und unerwarteten Eigenschaften. Beispielsweise ist Graphen etwa 200 Mal stärker als Stahl und sechs Mal leichter. Es leitet Wärme und Strom und ist extrem lichtempfindlich und fast transparent.

Seit ihrer Entdeckung waren Wissenschaftler und Ingenieure damit beschäftigt, nach praktischen Wegen zu suchen, um dieses außergewöhnliche Material einzusetzen. Die Liste der Möglichkeiten ist fast endlos, aber hier sind einige der Orte, an denen Sie erwarten können, dass Graphen in Ihrem Leben bald einen Unterschied macht.

1. Computerchips

Eine Zeitlang haben wir gesehen, wie Computerchips dem Mooreschen Gesetz folgten. Was ist Moores Gesetz und was hat es mit Ihnen zu tun? [MakeUseOf erklärt] Was ist Moores Gesetz und was hat es mit Ihnen zu tun? [MakeUseOf erklärt] Pech hat nichts mit Moores Gesetz zu tun. Wenn dies die Assoziation ist, die Sie hatten, verwechseln Sie sie mit Murphys Gesetz. Sie waren jedoch nicht weit entfernt, weil Moore's Law und Murphy's Law… Read More, was bedeutet, dass sich die Leistung etwa alle 18 Monate verdoppelt, aber wir nähern uns jetzt den Grenzen, wie kleine Siliziumtransistoren hergestellt werden können. Bei dieser Geschwindigkeit wird das Mooresche Gesetz in Zukunft nicht mehr wahr sein.

Es wird jedoch erforscht, wie Graphen in Kombination mit Silizium verwendet werden kann, um schnellere, kleinere und weniger energieintensive Prozessoren herzustellen. IBM hat drei Milliarden US-Dollar in die Graphen-Forschung investiert und erwartet, dass bis 2019 ein funktionierender Graphen-Prozessor auf dem Markt sein wird.

Im besten Fall haben Chips, einschließlich Graphen, das Potenzial, um Größenordnungen schneller als herkömmliche Siliziumchips zu sein, sodass ein Durchbruch hier für die Computerwelt unglaublich sein könnte.

2. Batterien

Im heutigen Zeitalter von Smartphones und anderer tragbarer Elektronik sind wir absolut auf Batterien angewiesen. Daher suchen wir immer nach Wegen, um sie länger haltbar zu machen. Graphen zeigt in diesem Bereich vielversprechend.

Samsung berichtete von einigen Erfolgen mit zunehmender Batteriekapazität, indem er Graphen in Lithium-Ionen-Akkus einbaute. In ähnlicher Weise stellte Dongxu vor, es sei das weltweit erste Graphen-Akkupaket. Dongxu behauptet, dass sein 4.800 mAh-Akku innerhalb von 15 Minuten vollständig aufgeladen werden kann. Es ist zu diesem Zeitpunkt noch unklar, wann es zum Kauf angeboten wird.

Ob diese Produkte jemals auf den Markt kommen oder nicht, das Potenzial von Graphen in Batterien ist nicht weniger erstaunlich. Wenn es jemals vollständig verwirklicht wird, könnte dies eine der revolutionärsten Entwicklungen sein, die seit Jahrzehnten geschehen. Graphen-Superkondensatorbatterien können fünfmal so lange halten wie Lithium-Ionen-Akkus ähnlicher Größe und können sich in einem Bruchteil der Zeit aufladen.

Außerdem sind sie im Gegensatz zu Lithium-Ionen-Akkus ungiftig und können nicht explodieren. Warum explodierten die Akkus von Samsung überhaupt? Warum explodierten die Batterien von Samsung überhaupt? Über 30 verschiedene Samsung Galaxy Note 7-Telefone sind explodiert. Warum ist es passiert? Und müssen Sie sich mit Ihrem eigenen Telefon Sorgen machen? Hier ist alles, was Sie wissen müssen. Weiterlesen .

Mit Graphen-Superkondensatoren könnten Smartphones mit einer einzigen Ladung eine Woche oder länger halten, und Elektroautos hätten eine bessere Reichweite als der Verbrennungsmotor. Wenn sie aufgeladen werden müssen, dauert der Prozess Sekunden oder Minuten anstatt Stunden. Dies ist eine gute Nachricht, da Ladelimits ein großes Hindernis für die breite Akzeptanz von Elektrofahrzeugen darstellen Grenzen Elektroautos sind großartig - abgesehen von ihrer Reichweite. Können Elektroautos Reichweitestechnologien überwinden? Weiterlesen .

3. Gedruckte Elektronik

Graphen kann auf Papier (oder andere Materialien) gedruckt und, wenn es in Form einer Schaltung vorliegt, von RFID-Lesegeräten gelesen werden. Tickets, Bordkarten usw. sind die offensichtlichsten unmittelbaren Anwendungen dieser Technologie, aber die Möglichkeiten sind nicht zu Ende. Tragbare Elektronik, flexible Sensoren und Bildschirme und sogar elektronische Tätowierungen können in naher Zukunft alltäglich werden.

4. Kamerasensoren

Graphen ist viel lichtempfindlicher als das derzeit in den Bildsensoren von Digitalkameras verwendete Silizium. Dies eröffnet die Möglichkeit besserer Kameras, die bei schlechten Lichtverhältnissen gut funktionieren, was für fast alle Fotografen und Videografen eine gute Nachricht ist. (Nokia arbeitet sogar an einem Smartphone, das über einen Graphen-basierten Kamerasensor verfügt, der weniger energieintensiv und viel günstiger als aktuelle Kameras ist.)

Die hohe Transparenz von Graphen - es lässt etwa 97,7 Prozent Licht durch - eröffnet auch das Potenzial für 3D-Kameras und für Kameras, bei denen der Bildfokus später angepasst werden kann. Mehrere Graphenschichten können so angeordnet werden, dass Bilder mit verschiedenen Fokuspunkten aufgenommen werden können und der Fokus nach der Aufnahme des Fotos eingestellt werden kann.

5. Verbesserte Lautsprecher

Die heute verwendeten Lautsprecher sind auf mechanische Teile angewiesen, die vibrieren, um Klang zu erzeugen. Dies bedeutet, dass ausreichend Platz für die Bewegung dieser Teile vorhanden sein muss. Dies begrenzt, wie kleine Lautsprecher sein können und wo die Lautsprecher platziert werden können.

Forscher in Korea haben das Prinzip der Thermoakustik - das Erzeugen von Ton durch schnelles Erwärmen und Abkühlen eines Materials - genutzt, um Lautsprecher aus einem Graphen-Aerogel zu machen, die dünn sind und nicht vibrieren. Solche Lautsprecher wären ideal für mobile Geräte und könnten auch problemlos in Wänden oder Flachbildfernsehern installiert werden.

Es gibt keine Anzeichen dafür, dass ein Produkt in Kürze auf den Markt kommen wird, aber es ist eine aufregende Entwicklung mit viel Potenzial, um die Klangwelt zu verändern.

6. Stärkere Touchscreens

Da Graphen fast vollständig transparent ist, kann es auf Glas verwendet werden. Eine mögliche Verwendung ist die Verstärkung der Touchscreens auf unseren Smartphones.

Graphen ist stärker als Diamant und ein damit beschichtetes Sieb wäre nahezu unzerstörbar - oder würde zumindest nicht brechen, wenn es aus der Hand rutscht. Gehärtetes Glas hat natürlich viele andere Anwendungen, und die anderen Eigenschaften von Graphen bedeuten, dass intelligente Fenster und Windschutzscheiben auch echte Möglichkeiten sind.

Graphen verspricht auch flexible Bildschirme, die sich eher biegen als brechen. In der Zwischenzeit gibt es einige Möglichkeiten, die Sie tun können. 7 praktische Dinge, die Sie nach dem Aufbrechen des Bildschirms Ihres Smartphones tun sollten der örtliche Zoo. Lesen Sie mehr, wenn der Bildschirm Ihres Telefons zerbrochen ist.

7. Sportausrüstung

Graphen ist extrem leicht und extrem stark, zwei Eigenschaften, die bei Sportgeräten äußerst erwünscht sind. In den meisten Sportarten bedeutet jedes Gewicht, das von der Ausrüstung geschliffen wird, einen Wettbewerbsvorteil. Radfahren ist das offensichtlichste, wo High-End-Bikes bereits leichte Kohlefaser verwenden.

Graphen kombiniert mit Kohlefasern kann das Gewicht noch weiter reduzieren, während die Festigkeit erhalten bleibt. Dassi, ein Unternehmen aus Großbritannien, hat einen Fahrradrahmen mit Graphen produziert, der nur 750 Gramm wiegt und hofft, dass er in naher Zukunft auf 350 Gramm sinken wird.

Sie können sich jedoch auch vorstellen, wie dies in verschiedene Bereiche der Tech-Welt einfließen könnte, in denen die Benutzer ständig von dem nächsten Telefon, Laptop oder einer Kamera beeindruckt werden, die stärker, leichter und dünner ist als die vorherigen. Und wenn sich die Graphenproduktion als günstiger erweist, sogar noch besser.

Graphen und die Zukunft

Die oben genannten sind nur einige der möglichen Verwendungen von Graphen, die Sie wahrscheinlich in naher Zukunft in Ihren Händen halten werden, aber es gibt auch eine Vielzahl möglicher industrieller und medizinischer Anwendungen, die ebenso revolutionär sein könnten.

Es bleibt abzuwarten, ob Graphen die hohen Erwartungen, die wir an es stellen, erfüllen wird. Es mag sein, dass einige Produktionsprobleme unüberwindbar bleiben oder dass die Kosten einige der oben genannten Verwendungen unpraktisch machen. Wenn jedoch nur ein Bruchteil ihres Potenzials realisiert werden kann, wird dies die Welt, in der wir leben, revolutionieren.

Erwarten Sie, dass bald Graphenprodukte auf den Markt kommen werden? Welche Anwendungen begeistern Sie am meisten? Bitte teilen Sie uns dies in den Kommentaren unten mit.

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