Förra året meddelade Tesla Motors Inc (TSLA TSLATesla Inc302. 78-1. 08% Skapat med Highstock 4. 2. 6 ) att det skulle börja producera sin egen rad bostads- och kommersiella batterisystem samt bedriva vetenskaplig forskning kring batteriteknik för att förbättra energieffektiviteten hos elbilar. En av de mest spännande aspekterna av denna forskning är den potentiella användningen av grafen, en unik konfiguration av kolatomer som bildar ett tvådimensionellt skikt som en bikaka. Andra konfigurationer av kol inkluderar grafit, diamanter, buckybollar och kol.

Grafen är belönad som ett "mirakel" -material, med en styrka som uppskattas vara 100 gånger starkare än stål i en bråkdel av vikten. Historiskt var detta material mycket svårt och dyrt att producera och användes främst i nischanvändningar inom halvledarindustrin. Faktum är att den inte isolerades fram till 2004. Idag testas nya och enklare sätt att producera stora mängder grafen, och utbudet av möjliga användningsområden har potential att vara störande i flera branscher.

Batterier

Tesla är ett stort antal företag och universitet som undersöker hur grafen kan användas för att lösa problemet med batteristorlek och effektivitet. Att använda grafen till battericeller kan förbättra förmågan och hastigheten för laddning och urladdning jämfört med dagens samtida teknik, laddning upp till 10 gånger snabbare än ett litiumjonbatteri. Grafen kan också minska storleken på batterier genom att kraftigt förbättra energitätheten. Kombinationen av ett snabbare laddning, mindre batteri kommer att bli en stor förbättring för konsumentelektronik, mobila enheter och elbilar. (För relaterad läsning, se: Ny batteriteknik Investering Möjligheter . )

Solceller

Grafen är inte bara användbar i batterierna, utan kan också förbättra det nuvarande tillståndet för solcellerna. Reflektionen av några av solens strålar på ytan av solpaneler är ett stort problem idag, eftersom skuggning av dem på något sätt också skulle minska mängden energi som de kan producera. Lägga till ett lager av grafen fungerar som en reflekterande beläggning som gör det mesta av ljusets energi att passera genom att omvandlas till el. Forskning har visat att grafen kan minska reflektiviteten med 15-35%.

Transistorer

Transistorer är de on-off logiska grindarna som driver mikrochips och startade datorns revolution. Idag har Moores lag förutspått att antalet transistorer som kan passa på ett chip kommer att fördubblas var 18: e månad, och predikationen har kommit att förverkligas hittills.Tekniken driver nu gränsen för kisel som ett substrat för att bygga halvledare, vilket innebär att Moores lag inte längre kan hålla. Grafen kan vara en ersättning för kisel för att möjliggöra ännu större transistortäthet. Forskare vid MIT och på andra håll tittar på hur man realiserar en grafenbaserad mikrochip. (För mer, se även: Top Emerging Fields i mobilteknik .)

Medicinska tillämpningar

Medicinska användningsområden för grafen innefattar vävnadsteknik. Tredimensionell tryckning och andra metoder för odling av organ bygger på en stabil matris på vilken man odlar celler. Att lägga till grafennano-partiklar till existerande material har visat sig förbättra sin strukturella stabilitet.

Grafen har visat sig tas upp av specifika celler inklusive cancerceller, vilket gör den till en potentiell vektor för riktade läkemedelsleveranser. Experiment pågår för närvarande för att se om det kan användas för att behandla lungcancer. Ämnet har också visat sig förbättra polymeras kedjereaktionen, eller PCR, metoden som används för att sekvensera genomerna och identifiera gener.

Bottom Line

Graphene är ett ord som vi sannolikt kommer att höra mer och mer som forskare från hela världen börjar studera detta unika kolbaserade material. Bortsett från ovanstående finns det en rad förslag på alternativa användningsområden för grafen. Dessa inkluderar att använda det som ett smörjmedel, för att upptäcka infrarött ljus, för att utveckla bärbar elektronik, som en vattenfiltreringsteknik och som en vattentät beläggning. Under de närmaste åren kommer ännu fler potentiella användningsfall att identifieras och tas i bruk.