最高の材料グラフェンは、どんな形の明日の世界を作るのか

Digital Trendsより

フレキシブルエレクトロニクス

強力な電気的特性に加えて、グラフェンは非常に柔軟で透明です。 そのため、ポータブル電子機器に最適です。 スマートフォンやタブレットは、グラフェンを使用すると耐久性がはるかに上がり、紙のように折り畳むこともできるようになります。
 ウェアラブル電子装置は最近普及していますが、グラフェンを使うと、これらのデバイスはさらに便利になり、手足の周りにぴったり沿って、運動に合わせて曲がるように設計されます。

グラフェンの柔軟性と微視的な幅は、パーソナルエレクトロニクス以外の機会を提供します。 それはまた生物医学研究においても有用です。 小さな機械やセンサーは、人体を簡単かつ無害に動かしたり、組織を分析したり、特定の領域に薬剤を送達することができるグラフェンで作ることができます。 炭素は人体の重要な成分です。 グラフェンを少量添加すると傷つきません。


太陽電池/光電池

グラフェンは、導電性が高く透明です。それは太陽電池の材料として大きな可能性を秘めています。
通常、太陽電池はシリコンを使用し、光子が材料に当たったときに電荷を生成し、自由電子を放出します。シリコンはそれに当たる光子当たり1電子のみを放出しますが、研究によると、グラフェンは各光子に対して複数の電子を放出できることを示しています。
このようにグラフェンは、現在のシリコンセルが可能な約25％の効率に対して、60％の効率で太陽エネルギーを変換でき、はるかに優れています。

残念ながらまだグラフェン太陽電池の研究は進行中ですが、再生可能エネルギーの急増をもたらす可能性があります。また、グラフェンの光起電力特性は、カメラなどのデバイス用に優れたイメージセンサを開発するために使用できることを意味します。

半導体

グラフェンはその高い導電性から、情報の移動速度を大幅に向上させるために半導体に使用することができます。最近、シリコンの層よりもグラフェンの層の上に置かれた場合、半導体ポリマーが電気をより速く伝導することを実証した試験を実施されました。
これはポリマーがより厚い場合であっても当てはまります。グラフェン層の上に置かれた厚さ50ナノメートルのポリマーは、厚さ10 ナノメートルの層よりも良好に電荷を伝導しました。これはポリマーが薄ければ薄いほど電荷をうまく運ぶことができるというこれまでの常識に反するものでした。グラフェンの注目すべき別の特性です。

グラフェンが電子機器に使用する上で最大の障害は、バンドギャップがないことです。これは、グラフェンはバンドギャップを持たないので、金属のように単に電荷が流れてしまいます。しかし、ジョージア工科大学が実施した新しい研究では、これが変更された可能性があります。研究者らは、0.5電子ボルトのバンドギャップを有するグラフェンサンプルを製造したと言っており、これはグラフェンが半導体として機能するには十分であると言います。そうであれば、半導体としてのシリコンをグラフェンに置き換えることができ、非常に高速なエレクトロニクスが可能になります。

水ろ過

グラフェンの密な原子結合は、ほぼすべての気体や液体に対して不透過性になります。不思議なことに、水分子は例外です。
水はグラフェンを介して気化しますが、他のほとんどのガスや液体はできないため、グラフェンは、濾過のための優れたツールとなり得ます。

グラフェンはまた、毒素の水を浄化するのに非常に役立つ可能性があります。ロイヤル・ソサエティ・ケミストリー（Royal Society of Chemistry）が発表した研究では、酸化されたグラフェンは、水に含まれるウランやプルトニウムなどの放射性物質を引き込み、液体に汚染物質が残らないようにすることもできます。原子力廃棄物や化学物質の流出など、歴史的に最も大きな環境災害のいくつかは、グラフェンのおかげで水源から浄化することができます。

水不足は世界中の10億人以上の人々を苦しめており、それは増加し続けると考えられます。グラフェンフィルターは水の浄化を向上させる巨大な可能性を秘めており、利用可能な淡水の量を増やしています。事実、ロッキード・マーチンは最近、 "Perforene"と呼ばれるグラフェンフィルターを開発しました。このフィルターは、脱塩プロセスに革命を起こします。

現在の淡水化プラントでは、逆浸透と呼ばれる方法を使用して、海水から塩をろ過します。しかし逆浸透は膜を通すのに圧力を使用するため、大量の飲用水を生成するためには、膨大なエネルギーが必要です。ロッキード・マーティンのエンジニアは、パーフォレンフィルターを使用することで、他のフィルターの100倍ものエネルギー消費量を削減できると主張しています。

https://www.digitaltrends.com/cool-tech/what-is-graphene-and-how-will-it-shape-the-future-of-tech/