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

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」。

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...

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。...