Очень часто появившиеся в России научные открытия и разработки обретают практическое воплощение на западе и возвращаются к нам уже под иностранными марками. Больше 10 лет назад двое российских ученых, Константин Новоселов и Андрей Гейм, открыли новый материал графен и описали его уникальные свойства, за что и получили в 2010 году Нобелевскую премию.
Фото: pixabay.com
Итак, что же такое графен? Гейм и Новоселов получили его путем многократного отшелушивания слоев от самого обычного графита.
Если описать графен химическими терминами, получится «модификация углерода толщиной в один атом, где атомы этого углерода упакованны на плоскости в шестиугольники». Эта кристаллическая решетка и делает графен сверхпрочным материалом с высокой теплопроводностью, который может пригодиться человечеству во многих отраслях народного хозяйства. К примеру, если создать аккумулятор на основе графена, на его зарядку будет уходить всего 10 минут вместо нынешних 30-40. А если заменить им кремний в солнечных батареях, те дадут на 35% больше электроэнергии.
Профессор, член-корреспондент РАН, Евгений Аметистов в своей недавней статье в «Эксперте» разложил по полочкам прогноз о том, как далеко шагнут в ближайшем будущем мировые технологии, использующие открытый нашими соотечественниками графен.
Взять хотя бы один из самых важных в получении энергии эффектов — термоэлектрический эффект. Он используется в солнечных батареях с полупроводниковым кремнием. Однако такие батареи могу «уловить» только чуть больше половины (58%) солнечного спектра, а большая часть солнечной энергии уходит в тепло. Использование же графеновой пленки позволит использовать больше солнечных фотонов.
Кстати, этот же эффект с графеном уже начали применять в дорогих марках машин, в которых энергия тепла в выхлопной трубе преобразовывается на выходе с помощью специального графенового покрытия в электрическую, а та, в свою очередь питает аккумуляторы и кондиционер.
Еще одна сфера возможного использования графена – создание композитных материалов с заданными свойствами. Ведь добавление графена к металлам, керамике, краскам, стеклу способно улучшать их прочность.
Специалисты также связывают с графеном надежды на его применение в микроэлектронике. В отличие от кремниевых транзисторов, на которых работают сегодня все электронные приборы, быстродействие графеновых будет существенно выше за счет так называемого туннельного эффекта между двумя слоями графена.
Безусловно, эти уникальные свойства графена не могли остаться незамеченными ведущими научными державами. «В мире началась гонка за лидерство в производстве графена и материалов с его добавками, — пишет в своей статье Аметистов. – Ежегодный рост продаж графеновых компонентов и продуктов на их основе на сегодня составляет около 37% в год». Среди стран-лидеров, активно работающих с графеновой тематикой, помимо США и ЕС – Австралия, Бразилия, Израиль, Индия, ЮАР, Япония, Китай.
А чем же ответит Россия? Оказывается, по числу исследований графена РФ сегодня находится сегодня только на 14-м месте в мире. У нас на всю страну всего десяток лабораторий, занимающихся графеном. Аметистов выражает опасения, что и на этот раз мы, выступив первопроходцами в науке, уступим первенство другим странам в освоении и внедрении новейших перспективных технологий. Но вот тут с академиком можно поспорить. Вполне вероятно, что на этот раз мы сможем эту печальную традицию нарушить.
В начале этого года на фундаментальные исследования графена основатель холдинга «Интеррос» Владимир Потанин выделил 500 млн рублей из личных средств. Деньги были выделены специально для лаборатории лауреата Нобелевской премии по физике Константина Новоселова в МФТИ. Здесь предполагается создание «умных материалов», которые, во-первых, позволят глубже изучить человеческий мозг, во-вторых, построить нейроморфные компьютеры.
Проект на базе МФТИ – это первый проект Центра изучения мозга и сознания, который прорабатывался с 2020 года. От открывающихся перспектив захватывает дух, ведь самые большие прорывы, по мнению ученых, нас ожидают именно в области изучения мозга и сознания. И именно это направление будет основным в деятельности лаборатории Новоселова.
В дальнейшем спектр разработок материалов с программируемыми свойствами на основе графена будет расширяться. В перспективе они могут пригодиться во многих сферах нашей жизни.
Источник: mk.ru
