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グラフェンナノシートの加工可能な水性分散液

ナノテクエナジー社の協同創設者でもあるUCLAのリチャード・B カーナー教授研究室から2008年にこのような研究が発表されており、今また注目が集まっています。 数年前に、日本の有名大学の教授から、 グラフェンは疎水性で水性分散できないと指摘を受けたことがありました。 日本では、まだあまり知られていないようなのでご紹介します。 詳細は、オリジナル論文をご覧ください。 グラフェンナノシートの加工可能な水性分散液 グラフェンは、並外れた電気的特性、機械的特性、熱伝導率を備えており、 ナノエレクトロニクス、センサー、ナノコンポジット、バッテリー、スーパーキャパシター、水素貯蔵など、 多くの技術分野での潜在的な用途に大きな可能性を秘めています。 そして、そのほとんどのアプリケーションで使用するためには、 処理可能なグラフェンが大量に入手可能であることが必須条件です。 ところが、疎水性グラフェンまたはグラファイトを 分散剤の助けを借りずに水中に直接分散させることは 一般的に克服できない課題であると考えられていました。 高い比表面積を持つグラフェンシートは、互いに十分に分離されていない限り、 不可逆的な凝集体を形成する傾向があり、ファンデルワールス相互作用によりグラファイトを形成するために再スタックする傾向さえあります。 これは、ポリマーを付着させることにより、凝集を減らすことができますが、 ほとんどの用途では、外部安定剤の存在は望ましくありません。 個別に分離した状態で、比較的きれいなグラフェンシートを大量に生産する新しい戦略が必要です。 この論文では、グラファイトから得られた化学的に変換されたグラフェンシートが、 静電安定化により安定した水性コロイドを容易に形成できることを報告ししています。 この発見により、ポリマーまたは界面活性剤の安定剤を必要とせずに、水性グラフェン分散液の大規模生産への簡単なアプローチを開発することができました。私たちの発見は、低コストの溶液処理技術を使用してグラフェン材料を処理することを可能にし、多くの技術的用途にこのユニークなカーボンナノ構造を使用する大きな機会を開きます。 nature nanotechnology Processable aqueous dispersions...

石油掘削、消防、極度な温度での作業などのモーションセンサーや発電機として利用できる難燃性自己消火性摩擦電気ナノ発電機(FRTENG)

UCLAと他の二つの大学の研究者が、難燃性自己消火型モーションセンサーと発電機を設計しました。 http://newsroom.ucla.edu/releases/flame-resistant-wearable-sensors-safety-equipment この装置、消防士、石油掘削機、その他極端な気温や過酷な環境を扱う人々が着用する靴や衣服に埋め込むことができます。 自己発電センサーは、摩擦電気ナノ発電機の一種です。摩擦帯電は、ある材料が別の材料と摩擦するときに電子の交換からエネルギーを発生させます。この場合は、デバイス自体と着用者の衣服または皮膚、あるいはデバイスと地面です。 またこの装置は、歩行、走行、跳躍、静止の違いを感知できるため、着用者が危険にさらされたり、動けないでいるなどを検出できます。 摩擦電気ナノゲーターはすでに存在しますが、可燃性のプラスチックや織物などの材料を使用しているため、現在のモデルでは火や極端な温度に耐えることができません。 その問題を克服するために、新しい装置は研究者が発明したカーボンエアロゲルから作られています。エアロゲルは非常に軽量であり(体積の95%が空気中)、高温でも安定しているため、難燃性機器での使用に最適です。 「カーボンエアロゲルは電気を効率的に伝導し、環境に優しい材料を含んでいます」「エアロゲルはとても軽いので、着用者はデバイスさえも感じません」とEl-Kadyは言っています。 エアロゲルを形成するために、研究者たちは、ホルムアルデヒドとレゾルシノールの2種類の化学物質を、ポリアクリロニトリル繊維とわずか数ナノメートルの厚さの酸化グラフェンシートと混合しました。 彼らはそれからゲルを乾燥させて液体内容物を除去し、そしてそれを水素で満たされた小さなチャンバー中で加熱し、耐久性があるが軽量のカーボンエアロゲルナノ複合材料を残しました。 この研究は、グラフェン、酸化グラフェン、およびグラフェンスーパーバッテリーを製造しているNanotech Energyによってサポートされています。 Nano Enegyに掲載された論文 https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285519301399

グラフェンの理論限界に近い表面積(2500 ㎡ / gを超える)をクリア グラフェンの可能性が具体化

Nanotech Energy 、 UCLA Energy Incubator 、およびグラフェンの最初の特許保有者が、高品質グラフェン系材料の製造における大きな成果を発表 理論的限界の範囲内で表面積貯蔵を拡大する技術的画期的な結果を発表 2019年1月16日11:53 AM東部標準時間 ニューヨーク - (BUSINESS WIRE) -グラフェン、グラフェン酸化物、グラフェンスーパーバッテリーの世界トップサプライヤーであるNanotech Energyは、ハイテク製品の製造における記念すべきハードルをクリアしたことを本日発表しました。Nanotech Energyに現在独占的にライセンスされているグラフェンの最初の特許は、2002年にNanotechの共同創設者でUCLAの化学および材料科学工学の教授であるRichard Kaner博士によって申請されています。 独自の技術により、Nanotech Energyは2500㎡/gを超える比類のない表面積を持つグラフェンを製造することができます。これはほぼ理論上の限界です。この2500㎡/g超のグラフェンはNanotech Energy社内でのみ使用されていますが、メチレンブルー吸着法測定2,000~2,200㎡/gの表面積を有する第2バージョンのグラフェンは購入可能です。 グラフェンは、1グラムあたり2,600㎡をわずかに超える理論表面積限界を持つ、カーボンの単層です。表面積は、どれだけの電子を蓄えることができるか、そして次にどれだけのエネルギーを電池およびスーパーキャパシタに蓄えることができるかを決定する。大きな表面積がなければ、グラフェンはその最上級の大部分を失い、グラファイトのようにふるまいます。 Nanotechの創設者兼CEOのJack Kavanaughは次のように述べています、「Nanotech Energyは、優れたエネルギー密度、電力密度、サイクル寿命、そして最も重要なのは安全性の境界に達する驚くべき技術を生み出しました。 それは会社と業界にとって刺激的な時です。」 Maher El-Kady博士は、次のように述べています。「グラフェンの特性は層の数によって異なることは広く認められています。私たちのグラフェンの大きな表面積は、グラフェン産業を劇的に変える可...

無線通信を変える超高速グラフェン

不要なテラヘルツ放射をろ過する。 (画像:EPFL) engineering.com の記事より グラフェンベースのRF通信デバイスは、従来のRFエレクトロニクスの周波数、電力損失、および直線性など、いくつかを克服する可能性があります。 超高速RF通信システムには、アンテナ、信号発生器、増幅器、フィルタなどのすべての部品が高性能であることが必要ですが、グラフェンを使用することで、システム全体と、個々の部品の性能を改善できる可能性があります。 高性能なグラフェンベースのアンテナは、グラフェンと半導体材料の両方の組み合わせを使用して設計することができます。グラフェンは非常に柔軟な材料であるため、非常に小さいグラフェンストリップ(幅10-100nm、長さ1μm)を超小型アンテナ(μmおよびnmサイズ)の設計に使用できます。これは、スマートフォン、コンピュータ業界、スマートカード、電子キー、RFIDタグなどで大きな可能性を秘めています。 EPFLの科学者は、不要なノイズを除去して意味のある放射線信号を保護できるグラフェンベースのマイクロチップを既に開発しています。 今日、RF通信はギガヘルツの範囲で動作しますが、グラフェンベースのマイクロチップは、現在採用されていない、テラヘルツの範囲で動作します。この追加帯域幅を使用することにより、デバイスは現在の技術で可能な数十倍の速さでデータを転送することができます。 小型化と高速通信と多チャンネル化が容易になることで、IOTもさらに拡大しやすくなりそうです。

商業ベースで販売されている多くのグラフェンは、高価な鉛筆の芯でしかないという発見

GIZMODO英語版より これまで夢の素材と言われてきたグラフェンを商業的に販売する企業が世界中に増えてきました。 そんな中最新の研究によると、ノーベル賞を受賞した超薄型の「グラフェン」を製造しているとする企業60社のうち、グラフェンを50%以上含む企業はなく、その多くは10%未満であることがわかりました。 グラフェンは、厚い層になるとその特性を失いますが、分析された偽物は、10〜1000層の間にありました。 また、グラフェンは100%の炭素でなければなりませんが、ほとんどのサンプルが汚染されていたということです。 残念ながら、この研究を行った学者たちがどの企業をピックアップして分析したかは、公表されていないそうです。 このオリジナル論文では、健康で信頼できる世界的なグラフェン市場を創出するには、グラフェンの特徴付けと生産の厳しい基準を作成することが、唯一の方法であると主張しています。

グラフェンが人生を変える30の方法

(Credit: Valdek Laur (EU2017EE) / Graphene Flagship) グラフェンは、今日私たちが住んでいる世界でますます重要な要素になっています。 その重要性は時間とともに大きくなり、その技術は人生のより多くの側面で増えていきます。 ここでは、グラフェンがあなたの人生を変える30の方法をご紹介します。 詳細は、オリジナル記事をご覧ください。 https://www.techradar.com/news/20-ways-graphene-is-about-to-change-your-life 1) UV トラッキンググラフェンパッチ 腕に付けた超薄型のセンサーが、紫外線の浴びすぎに注意を促します。 2)アスリートのスマートインソールモニタリング  (Credit: Jamie Carter) アルタイムの圧力センシングインソールで、足のどこに圧力がかかっているかミリグラム単位で測定します。 3)クールなグラフェンシューズ (Credit: Jamie Carter) わずか、1%のグラフェンをポリウレタンに加えることで、50%多くの熱を放射します。 4)世界で最も効率的な太陽電池 (Credit: Graphene Flagship) グラフェンは効率を上げ、太陽電池の安定性を向上させます。 シリコン製のものより半値以下で製造できます。 5)グラフェン脳 コンピュータインターフェース (Credit: Valdek Laur (EU2017EE) / Graphene Flagship) グラフェンは、脳インプラントにも使用できます。 発音音声と関連づけることにより、重度の音声障害がある患者の通信手段として研究中です。 6)5G用グラフェン冷凍機コンプレッサー (Credit: Jamie Carter) 5G基地局で増加するデータースループットに対応する、 グラフェン小型コンプレッサーです。 他の材料で可能な1/10サイズ。 7)グラフェン感染症検出器 (Credit: Jamie Carter) 検出器はスマートフォンに接続され、10分以内に誰が罹患しているか確認できます。 8)グラ...

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。...

グラフェンがロボットハンドを可能に

バルセロナで開催されたMobile World Congressで、 イタリア工科大学のRehab Technologiesが、障害者の生活を改善するためにどのようにグラフェンを使用できるかを示しています。 筋肉の収縮とリラックスによって、遠隔制御するロボットハンドのプロトタイプです。 腕に縛られた2つのグラフェンベースの電極が、脳から筋肉に送られる神経学的信号を伝導するだけです。 ITTの担当者によるとは、手足の大きな部分が欠けていても、グラフェン電極を自分の腕の上(肩の近く)に置くことができ、アームがそこになくても、システムが手に向かう脳の信号をピックアップするとのことです。 Rehab Technologiesは、外骨格やリハビリテーションプラットフォームなど、類似の技術のいくつかの他のアプリケーションに取り組んでいます。人工器官の手は現在、患者の検査を受けており、2017年には市場に出る予定とのこと。 http://mashable.com/2017/02/28/robotic-arm-control-graphene/#.wkA.A42.8qP