グラフェン Changes the World

  グラフェンの応用製品にも時代によって、変わってきています。 Graphene-infoの記事を参考にしたトップ10ランキング 　　　2015年　　　　　　⇒　2020年 エレクトロニクス　　⇒　医療 センサー　　　　　　⇒　センサー 電池　　　　　　　　⇒　電池 医療　　　　　　　　⇒　複合材料 複合材料　　　　　　⇒　自動車用途 スーパーキャパシタ　⇒　コーティング コーティング　　　　⇒　スーパーキャパシタ ３Dプリンター　　　⇒　熱伝導 太陽電池　　　　　　⇒　インク ディスプレイ　　　　⇒　エレクトロニクス

  イリノイ大学シカゴ工学部の研究者らは、グラフェンが、リチウム電池の火災から酸素を奪う可能性があると報告しています。 リチウム電池が発火する理由には、急速なサイクルや充放電、電池内の高温などがあります。これらの条件は、電池内部の正極（ほとんどのリチウム電池の場合はリチウム含有酸化物、通常はリチウムコバルト酸化物）が分解して酸素を放出する原因となります。この酸素が、十分な高熱下で電解質を分解して放出された他の可燃性生成物と結合すると、自然発火が起こる可能性があります。 「酸素が正極から出て、電池内の他の可燃性生成物と混ざるのを防ぐ方法があれば、火災が発生する可能性を減らすことができると考えました」と、UIC工学部の機械・産業工学の准教授であり、論文の原著者であるReza Shahbazian-Yassar氏は述べています。 研究者たちはまず、グラフェンを化学的に変化させて導電性を持たせた。次に、コバルト酸リチウム正極電極の微粒子を導電性グラフェンで包みました。 彼らは、グラフェンで包んだ酸化リチウムコバルト粒子を電子顕微鏡で観察したところ、高熱下での酸素の放出が、包んでいない粒子に比べて大幅に減少していることを確認した。 次に、包んだ粒子を結合材で結合させて使用可能な正極を形成し、リチウム金属電池に組み込んだ。電池のサイクル中に放出される酸素を測定したところ、非常に高い電圧でも正極から酸素がほとんど放出されないことがわかりました。 リチウム金属電池は、200サイクル後も良好な性能を維持していた。 「同じ条件下で性能が約45%低下した従来のリチウム金属電池と比較して、ラップド正極電池は、急速サイクル後に容量が約14%しか低下しなかった」とSharifi-Asl氏は述べている。 「私たちの研究では、正極に使用することで酸素の放出を確実に抑えることができ、携帯電話から車まであらゆるものに電力を供給しているこれらのバッテリーの火災リスクを大幅に低減できる可能性があることを示しています」 Graphene coating could help prevent lithium battery fires

ミュンヘン工科大学（TUM）のローランド・フィッシャー教授（無機・金属有機化学）との共同研究チームは、高効率のスーパーキャパシタを開発しました。このエネルギー貯蔵デバイスの基礎となるのは、現在利用されている電池と同等の性能データを持つ、新しく強力で持続可能なグラフェンハイブリッド材料です。 このハイブリッド材は、エネルギー貯蔵デバイスの正極として機能します。研究者たちは、チタンと炭素をベースにした実証済みの負極と組み合わせています。 この新しいエネルギー貯蔵デバイスは、最大73Wh/kgのエネルギー密度を達成しており、これはニッケル水素電池のエネルギー密度とほぼ同等であるだけでなく、16kW/kgの電力密度で他のほとんどのスーパーキャパシタよりもはるかに優れた性能を発揮します。 グラフェンハイブリッドの性能の決め手は、大きな比表面積と制御可能な細孔サイズ、そして高い導電性です。「この材料の高性能は、微多孔性MOFと導電性グラフェン酸の組み合わせに基づいています」と、筆頭著者のJayaramulu Kolleboyina氏は説明します。 「優れたスーパーキャパシタには、大きな表面が重要です。それは、材料内にそれぞれ多数の電荷キャリアを集めることを可能にします」。 研究者らは、巧みな材料設計により、グラフェン酸とMOFを連結するという偉業を成し遂げています。得られたハイブリッドMOFは、1グラムあたり900平方メートルという非常に大きな内面を持ち、スーパーキャパシタの正極として高い性能を発揮します。 しかし、新材料の利点はそれだけではありません。化学的に安定したハイブリッドを実現するには、成分間の強い化学結合が必要です。この結合は、明らかにタンパク質のアミノ酸間の結合と同じであるとフィッシャー教授は言う。「実際、我々はグラフェン酸とMOF-アミノ酸を接続し、一種のペプチド結合を作り出しているのです」。 ナノ構造成分間の安定した結合は、長期的な安定性という点で大きなメリットがあります。結合が安定していればいるほど、性能を大きく損なうことなく、より多くの充放電サイクルが可能になります。 比較のために。従来のリチウムアキュムレータの耐用年数は約5,000サイクルです。TUMの研究者が開発した新しいセルは、10,000サイクル後も90%近くの容量を維持しています。 Powerf...

  アメリカのインディアナ州パデュー大学のモーリス・J・ズクロウ研究所では、グラフェンを宇宙船の動力源として使用する新しい推進剤の処方法を開発しています。パデュー大学は、世界で初めて航空工学を取り入れた大学です。 この研究では、ロケットや宇宙船の燃料に使用される固体推進剤の燃焼率を高めることに成功しています。 Qiao氏が率いる研究チームでは、固体燃料を高導電性で多孔質のグラフェン発泡体に担持した組成物の製造方法とその使用方法を開発し、担持された固体燃料の燃焼率を向上させました。 また、グラフェンフォーム構造は高温でも熱的に安定であり、再利用が可能です。開発した組成物は、燃焼率と再利用性を大幅に向上させることができました。 Qiao氏によると、グラフェンフォームは超軽量で多孔質であるため、固体推進剤に適しており、科学者がロケット打ち上げの着火を助けるために燃料を注ぐことができる多くの穴が開いています。 グラフェンフォームは3次元の相互接続構造になっており、熱が素早く拡散して推進剤に着火するための効率的な熱輸送経路を実現しています。 「私たちの特許技術は、超音速などの分野では特に重要な高性能を提供します」「私たちのテストでは、機能化されたグラフェンフォーム構造を使用した場合、燃焼率が通常の9倍に向上することが示されました」とQiao氏は述べています。 Qiao氏によると、パデュー大学の発泡グラフェンの発見は、エネルギー変換装置やミサイル防衛システムなど、ナノ材料を特定の成果に合わせて調整することが役立つ他の分野にも応用できるという。 New hybrid energy method could fuel the future of rockets, spacecraft for exploration

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...

UCLAのニュースより UCLAの研究者らは、雪が降ると電気を発生させる新しい装置を設計しました。 その種類では最初の装置はプラスチックシートのように安価で、小さく、薄く柔軟です。 雪の摩擦電気の原理に基づいて、エネルギーハーベスタや多機能センサーとして使用できる、初の雪ベースの摩擦電気ナノ発電機（snow-TENG）です。この研究では、電極と摩擦電気層の正確な設計と蒸着に3Dプリンティング技術を使用し、柔軟で伸縮性があり、金属を含まない摩擦電気発電機を開発しました。 雪は正に帯電しており、電子を放出します。シリコン - 炭素原子、水素原子、その他の元素と結合したシリコン原子と酸素原子からなる合成ゴムのような材料 - は、負に帯電しています。雪が降りシリコンの表面に触れると、電荷が発生し、それがデバイスによって捕捉され、電気が発生します。 開発されたsnow-TENGは、積雪量、積雪深度、風向、および雪および/または氷の多い環境での速度に関する正確な情報を提供できるため、リアルタイムで気象を監視するための小型気象観測所として機能することができます。 また、人体の動きを検出するウェアラブル電源および生体力学的センサーとして使用することができます。これは、雪関連のスポーツに役立つことが証明されています。 従来のセンサープラットフォームとは異なり、このデザインはバッテリーや画像処理システムを必要とせずに動作します。これらの装置が潜在的に太陽のパネルに統合されて雪の天候の間に継続的な電力供給を確実にすることができると考えられています。 この研究は、グラフェン製造のトップ企業Nanotech Energyが資金提供をしています。 Best in snow: New scientific device creates electricity from snowfall

リチウム電池のエネルギー貯蔵能力はよく知られていますが、時として熱暴走を起こし、火災の原因となります。今回、イリノイ大学シカゴ工科大学の研究者らは、21世紀の驚異的な材料であるグラフェンが、リチウム電池の火災から酸素を取り除く可能性があると報告しています。研究者たちは、調査結果をジャーナルAdvanced Functional Materialsに発表しています。 Anti‐Oxygen Leaking LiCoO2 グラフェンシートが酸素原子に対して不透過性であることから、リチウムコバルト酸化物カソード電極の小さな粒子を導電性グラフェンで包んだところ、包まれていない粒子と比較して、高温下での酸素の放出が著しく減少していることを発見しました。 「グラフェンは電解質への酸素の放出を阻止するのに理想的な材料です」と研究者は述べています。 「酸素不透過性、導電性、柔軟性、そして電池内の条件に耐えるのに十分な強度があります。厚さはわずか数ナノメートルなので、電池に余分な質量が加わることはありません。カソードは確実に酸素の放出を減らすことができ、私たちの携帯電話から私たちの車まですべてに電力を供給するこれらのバッテリーの火災の危険性を大幅に減らすことができるかもしれません」。

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

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...

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。

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。

The Motley Foolより https://www.fool.com/investing/general/2014/08/13/could-graphene-change-the-way-you-charge-your-ipho.aspx カリフォルニア大学ナノシステム研究所（UCLA）のDr. Richard Kanerと大学院生Maher El-Kadyは、従来の電池のエネルギー密度の最高1000倍の充電能力を持つ、グラフェンベースのスーパーキャパシタに取り組んでいます。 さらに、これらのスーパーキャパシタは、安価に、環境に有害な物質（生分解性であり、堆肥化することさえできる）なしに製造することができます。 この技術は、ガソリンタンクを満たすのと同じ時間で5秒でMacBook、30秒で、電気自動車を充電することができると言われています。その上マイクロスーパーキャパシタは非常に柔軟で曲げやすく、将来の折り畳み式および着用可能な電子機器に理想的な電源を提供することを意味します。 この技術の開発者の1人であるMaher El-Kady氏によると、「従来のデバイスのわずかなコストで大面積のグラフェンマイクロスーパーキャパシターを製造しました。この技術を使用して、1枚のディスクに100以上のマイクロスーパーキャパシターを製造できました。安価な材料を使用して、30分未満です。」 グラフェンスーパーキャパシタの可能性は、家電製品と電気自動車だけではなく、電力に接続されたほとんどすべての業界に革命を起こす可能性があります。例えば、優れたサイクリングの安定性を持つグラフェンスーパーキャパシタは、マイクロバッテリと比較して寿命がはるかに優れているため、ペースメーカ、マイクロセンサ、ラジオ周波数IDタグなどのバイオメディカルインプラントの可能性が高くなります。 グラフェンのスーパーキャパシタが太陽光発電システムに統合される可能性がさらに高まっています。これにより、屋上のソーラーシステムに、夜間に使用するためにきれいに生成された電力を保管するための手頃な方法が提供されます。 このように、グラフェンスーパーキャパシタは、太陽エネルギーが最大の欠点を克服し、明日の世界にほぼ無限の、きれいな再生可能エネルギーを提供するのに役立ちます。

(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...

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。...

Global Market Insights.Incによると、グラフェン電池業界の規模は、2015年に1500万ドルと見積もられ、2024年には9700万ドルを超えると予測されています。 グラフェン電池市場は、ヘルスケア、自動車、航空宇宙＆防衛、エレクトロニクス、および産業用ロボット分野における幅広い製品の使用により、大幅に増加する見通しです。携帯電子機器や電気自動車の人気が高まることは、今後の事業拡大に大きく貢献するでしょう。 2015年には米国成人人口の65％以上がポータブルデバイスを所有していましたが、この数字は今後増加すると見込まれており、これは業界の成長を促進します。 ヘルスケアのアプリケーションは、ポータブル医療機器に対する要望が高いことから、2024年までに2500万ドルの売上高を達成すると予測されています。 2015年にグラフェン電池の市場シェアの30％以上を占めるエレクトロニクス部門は、今後数年間で全体的な収益に大きく貢献すると見込まれています。 航空宇宙分野および防衛分野のグラフェン電池産業は、各国政府の防衛活動に多大な資金を投入し、堅調な拡大を見込む可能性があります。 2015年に4百万米ドルと見積もられた自動車分野のグラフェン電池の市場規模は、将来的に拡大すると予測されています。 http://www.military-technologies.net/2017/08/22/graphene-batteries-industry-to-exceed-97mn-by-2024/

下記、グラフェンユーザーの記事から。 太陽光発電は、風力や水力などの他の資源と比較して、再生可能エネルギーで最も急速に成長しています。しかし、最も効率的な太陽電池でも、太陽光線の20％以上しか電気に変換しません。グラフェンは、そのユニークな電気的特性から、今後シリコンの大きなライバルと考えられます。 1）より効率的 スペインの光科学研究所の研究者Frank Koppensたちによって、グラフェンが光子バンドルを吸収すると、他の従来の材料からより多くの電子を生成し、電流を駆動して他の材料よりも効果的にすることができることが明らかになっています。 2) 手ごろな価格 ソーラーパネルを設置して太陽光をフルに利用するには、その費用がネックになっています。グラフェンは多くの方法で太陽電池パネルの効率を上げ、効率よくより多くのエネルギーを生成し、長寿命であることなどから、そのコストを下げられると考えられています。 3）透明 透明なグラフェンソーラーパネルは、窓ガラスにも設置可能になります。 4）柔軟 グラフェンフィルムは、フレキシブルソーラーパネルのデバイスの安定性を改善するためのパッケージング材料として有望です。 5）任意の条件で働く 中国の研究者チームの研究によると、雨の日でも発電する太陽光パネルを開発しています。 6）どこでも使用できる 柔軟性、半透明、軽量、手頃な価格、より効果的で非常に困難な条件で動作するなどの特徴から、建物、車、船のような新しい場所でも太陽光発電が可能になります。 7）蓄電 グラフェンによるスーパーキャパシタは、従来のものより容量が数倍あり、軽量で、長寿命になります。 8）有望な技術 グラフェンは、エレクトロニクスに特有の特性を持っているため、グラフェンは、スーパーエレクトロニクス、CPU、RAM、ウェアラブル、スーパーソーラーパネルをより効果的に作成するなど、多くの将来の課題においてシリコンを凌駕します。 9）環境に優しい シリコンバレーの毒物連合（SVTC）は、四塩化ケイ素や六フッ化硫黄などの温室効果ガスを含む半導体製品と同じ毒性を太陽電池パネルが作り出すと警告しています。 有機太陽電池パネルの製造は、有害物質の発生が少なく、グラフェンは、有機太陽電池パネルを従来のシリコン太陽電池パネル...

シンガポールのNanyang Technological Universityの研究チームによって開発された、新タイプのフレキシブルなマイクロスーパーキャパシターは、携帯電話を充電するスマートTシャツなど、さまざまなアプリケーションを使用して、ウェアラブル分野の発展をさせる可能性があります。 微小サイズのスーパーキャパシタは、グラフェンマイクロリボンからなる面外波状構造を利用しており、電極指の歪み濃度が小さくなるように構成されています。 これにより、電極指を比較的一定の距離に保ちながら、電極材料の割れや剥離を防止します。 この構造は、厚く固く小型のウェアラブルには適していない従来のバッテリが起こす、様々な問題を解決します。 しかし、現在の形態では、グラフェンスーパーキャパシタは1分間だけLCDデバイスに電力を供給することができる段階です。 https://www.elektormagazine.com/news/stretchable-capacitor-is-great-for-wearables

中国の科学者チームは、雨が降っているときでもエネルギーを収穫できる新しい太陽電池を開発したと報告されました。 この太陽電池は、太陽電池製造に非常に有望な材料であることが証明されているグラフェンを用いて製造されています。 グラフェンの特性の1つに、その表面全体に自由に電子が流れるような導電性であるというものがあります。この材料を水溶液に入れると、いわゆるルイス酸 - 塩基反応が起こり、正に帯電したイオンの対が、材料の負に帯電した電子と結合します。 このようなグラフェンの性質を研究して、チームは太陽電池を開発しました。この太陽電池は雨滴から発電することができます。 雨滴は、正および負に帯電したイオンを有する様々な塩からなります。 雨水がグラフェンに衝突すると、陽イオンは表面上の陰イオンと結合します。雨水とグラフェンが接触する場所では、それらは電子と正に荷電したイオンの二重層を形成し、いわゆる擬似キャパシタを生成します。つまり、2つの層は、電圧と電流を生成するのに十分な電位差を有すことになります。 http://www.jetsongreen.com/2017/08/solar-cells-that-harvest-energy-all-day-every-day.html

1950年代のソ連の宇宙衛星では、電力を供給するために熱をエネルギーに変換して熱を電気に変換していました。 今日、スタンフォード大学の研究者は、1950年代の熱エネルギー変換装置よりも7倍も効率的なプロセスで、タングステンの代わりにグラフェンを使用して熱を電気に変換する新しい技術のプロトタイプを発表しました。 グラフェンは、熱電効果を利用するためにはるかに効率的で、軽量で導電性の材料です。 Engineering.comは、このプロセスでグラフェンを使用することで、電力生産の改善と環境負荷の低減による熱エネルギー変換の分野で新しい命を吹き込むことができると報告しています。 http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2211285516305912

グラフェンは現在の技術と比較して100倍以上、原子力発電所の重水と汚染除去を生産するエネルギーコストを削減することができる、という新しい研究が発表されました。 Marcelo Lozada-Hidalgo博士が率いるマンチェスター大学のチームは、重水を生成できるグラフェン膜の完全スケーラブルなプロトタイプを実演しました。 現在重水は、原子力産業で大量に使用されていますが、生産するのに高価です。グラフェンをベースにした膜は、亜原子粒子を効果的に分離する能力により、重水の生成をより効率的にすることができ、より環境に優しく安価な原子力をもたらすとのことです。 https://eandt.theiet.org/content/articles/2017/05/graphene-to-reduce-cost-of-heavy-water-production-in-the-nuclear-industry-by-100-times/