Tổng quan về graphene vật liệu mới có thể thay đổi thế giới

Tổng quan về Graphene vật liệu mới có thể thay đổi thế
giới
Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ đã phát hiện ứng dụng không có giới hạn của loại vật liệu mới graphene
- một vật liệu công nghệ cao cứng hơn thép và nhẹ hơn cả lông chim có thể ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực
khác nhau.

Graphene là gì?
Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ đã phát hiện ứng dụng không có giới hạn của loại vật liệu mới graphene - một vật
liệu công nghệ cao cứng hơn thép và nhẹ hơn cả lông chim - trong các lĩnh vực của cuộc sống con người và dự báo
vật liệu mới này sẽ tác động rất lớn đến nền kinh tế Mỹ, thậm chí có thể làm thay đổi cả thế giới.
Graphene được tạo thành từ một nguyên tử carbon được 2 nhà khoa học người Nga Andre Geim và Konstantin
Novoselov phát hiện 7 năm trước và đã đem lại cho 2 nhà khoa học này Giải thưởng Nobel Vật lý năm 2010.
Các nhà khoa học và công nghệ Mỹ dự báo graphene sẽ tạo ra cuộc cách mạng trong thông tin không dây, đặc biệt con
người có thể phóng vệ tinh với kích thước bằng tòa nhà nhiều tầng nhưng trọng lượng chưa bằng trọng lượng của
miếng thịt nướng.

10 cách mà vật liệu Graphene sẽ thay đổi thế giới
1. Máy tính nhanh hơn, rẻ hơn
Khi độ dẫn điện của graphene được phát hiện lần đầu tiên, đã có những hy vọng graphene có thể thay thế chip bằng
silicon ngày nay – một sự thay đổi mở ra một kỷ nguyên mới cho đồ điện tử rẻ hơn, hiệu năng cao hơn.

Nhưng hơn 10 năm sau đó, chúng ta vẫn sử dụng chip silicon vì các nhà khoa học vẫn chưa tìm thấy cách để kiểm
soát dòng điện trên chip graphene – một tính năng rất quan trọng trong việc điều hành cách mạch máy tính.


Tháng 1 năm ngoái, các nhà nghiên cứu tại IBM đã công bố một bước đột phá lớn trong lĩnh vực này, họ đã thiết kế và
xây dựng một mạch tích hợp làm bằng graphene. Lần đầu tiên xuất hiện một máy tính thử nghiệm thực hiện bài kiểm
tra so sánh với công nghệ silicon.
Ngay sau công bố này, IBM đã tuyên bố họ đã tiêu tốn thêm 3 tỷ USD để tiếp tục nghiên cứu những cách để các máy
tính tương lai nhanh hơn, chip máy tính rẻ hơn với graphene và các vật liệu khác.
2. Làm thay đổi công nghệ chiếu sáng và màn hình LED

Trong tháng 3 năm nay, các nhà khoa học tại Đại Học Manchester và công ty Graphene Lighting đã công bố họ đã thiết
kế một bóng đèn Graphene. Các nhà khoa học lấy một đi-ốt, hoặc LED và sơn lên một lớp graphene lên nó.

Bởi vì các Graphene có tính dẫn điện tốt, các nhà khoa học báo cáo rằng các bóng đèn có thể đạt hiệu suất tốt hơn
10% và kéo dài tuổi thọ hơn so với bóng LED hiện nay trên thị trường. Những bóng đèn Graphene có thể được bán ra
trong vài tháng tới.
3. "Siêu" pin
Một trong những đặc tính hứa hẹn nhất của graphene là khả năng tích điện. Tính năng này hứa hẹn sẽ mang đến một
loại pin tái sử dụng mới, gọi là siêu tụ, có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn và sạc lại nhanh hơn bất cứ loại pin nào
hiện nay.
Thay vì tiêu tốn cả giờ để sạc smartphone của bạn như hiện nay, thì với loại pin Graphene này, sẽ chỉ mất vài giây.
Nhưng công nghiệp pin cho điện thoại chỉ là khởi đầu.
Vào tháng 8 năm 2014, công ty ô tô và lưu trữ năng lượng của Elon Musk là Tesla Motors đã thông báo họ đã khám
phá ra pin Graphene để sản xuất một chiếc xe chạy bằng pin có thể chạy 500 dặm trên một lần sạc – quãng đường dài
gấp đôi các mẫu xe điện hiện nay.


Một trong những lý do mà Tesla chưa thể tạo ra các mẫu xe thể thao sử dụng pin Graphene là vì: chế tạo Graphene vô
cùng khó khăn, tốn nhiều thời gian, và giá thành đắt.
4. Ứng dụng trong kỹ thuật bionic
Thật khó để tưởng tượng khi cơ thể mất cánh tay hoặc chân cho đến khi điều đó xảy ra. Hiện nay, chân tay giả rất phổ
biến, tuy nhiên nó không thể thay thế hoàn hảo.

Chân tay giả điện tử, được gọi là kỹ thuật sinh học bionic là một cuộc cách mạng trên lĩnh vực y tế, đem lại cho bệnh
nhân sự thoải mái và vận động tốt hơn bao giờ hết, và graphene có thể đóng vai trò rất quan trọng trong tương lai trong
lĩnh vực này.
5. "Siêu" pin
Một trong những đặc tính hứa hẹn nhất của graphene là khả năng tích điện. Tính năng này hứa hẹn sẽ mang đến một
loại pin tái sử dụng mới, gọi là siêu tụ, có thể lưu trữ nhiều năng lượng hơn và sạc lại nhanh hơn bất cứ loại pin nào
hiện nay.

Thay vì tiêu tốn cả giờ để sạc smartphone của bạn như hiện nay, thì với loại pin Graphene này, sẽ chỉ mất vài giây.
Nhưng công nghiệp pin cho điện thoại chỉ là khởi đầu.
Vào tháng 8 năm 2014, công ty ô tô và lưu trữ năng lượng của Elon Musk là Tesla Motors đã thông báo họ đã khám
phá ra pin Graphene để sản xuất một chiếc xe chạy bằng pin có thể chạy 500 dặm trên một lần sạc – quãng đường dài
gấp đôi các mẫu xe điện hiện nay.
Một trong những lý do mà Tesla chưa thể tạo ra các mẫu xe thể thao sử dụng pin Graphene là vì: chế tạo Graphene vô
cùng khó khăn, tốn nhiều thời gian, và giá thành đắt.
6. Thiết bị điện tử có thể gập lại


Một trong những tiến bộ được mong đợi nhất trong việc đẩy nhanh quá trình sản xuất graphene là bằng cách trộn than
chì – chất liệu phổ biến rộng rãi được dùng để làm bút chì – với các chất khác trong một quá trình gọi là doping. Kết
quả là một chất lỏng mà sau đó được chuyển đổi thành vật liệu Graphene.

Để thực hiện việc chuyển đổi này, họ phơi chất lỏng dưới tia laser, và các nhà nghiên cứu tại Đại học UCLA đã nhanh
chóng tạo ra một siêu tụ Graphene có thể sạc và xả pin nhanh hơn so với tiêu chuẩn từ 100 đến 1000 lần so với hiện
nay.
Những hỗn hợp than chì lỏng còn được gọi là Graphene, trong đó có một ứng dụng là dùng làm mực in, chế tạo các
thiết bị điện tử mỏng đủ để gấp lại, cuộn tròn và hấp thụ xung lực mà không bị vỡ.
7. Bao cao su siêu mỏng
Trong năm 2013, quỹ Bill & Melinda Gates Foundation đã trao cho các nhà khoa học Đại học Manchester 100.000 USD
để phát triển bao cao su Graphene mỏng hơn, bền hơn và thoải mái hơn.


Ngoài việc mỏng và bền, Graphene còn có thể dẫn nhiệt rất tốt. Đồng nghĩa với việc Graphene không chỉ đáng tin cậy
hơn, mà còn có thể nhanh chóng trung hoà nhiệt độ cơ thể - khiến cho những va chạm cơ thể có cảm giác hơn.
8. Chấm dứt tình trạng khan hiếm nước trên toàn thế giới
Khoảng 783 triệu người trên thế giới không được tiếp cận với nước sạch, nhưng Graphene có thể thay đổi được điều
đó.
Cuối tháng 3, một nhóm nghiên cứu do phòng thí nghiệm quốc gia Oak Ridge công bố rằng họ đã chế tạo một tấm

màng mỏng Graphene có thể loại bỏ muối ra khỏi nước mặn hiệu quả, quá trì đó được gọi là khử muối.
Theo lý thuyết, nước không thể đi qua một tấm Graphene vì cấu tạo lưới đan quá chặt chẽ với nhau, nhưng đó lại là
sức mạnh tuyệt với của nó.
Các khe hở của lưới nguyên tử Graphene đủ lớn để các phân tử nước đi qua, nhưng đủ nhỏ để ngăn chặn các phân tử
muối lớn hơn. Khi được đưa vào thử nghiệm, màng Graphene đã loại bỏ gần như 100% các phân tử muối.
9. Màn hình điện thoại không thể bị vỡ
Bạn hoặc người quen của bạn chắc hẳn đã trải qua thời điểm màn hình điện thoại xuất hiện vết nứt xấu xí. Những vết
nứt hình mạng nhện có thể sẽ trở thành quá khứ với sự giúp đỡ của Graphene.
Có một số lý do để Graphene phù hợp để sản xuất màn hình điện thoại : nó có độ tinh khiết cao, trọng lượng nhẹ, có
tính dẫn điện và cứng, quan trọng nhất là có khả năng uốn cong.


Trong thực tế, Graphene là một trong những vật liệu mềm dẻo nhất trên thế giới – một phần vì nó quá mỏng. Nghe thì
có vẻ hư cấu nhưng 1 ounce Graphene ( khoảng 28 gram) có thẻ trải dài 28 sân bóng đá.
10. Siêu nhiên liệu
Graphene càng ngày càng hấp dẫn những nhà khoa học nghiên cứu nó, vì càng khám phá càng biết nhiều thêm về
thuộc tính hấp dẫn của nó.
Ví dụ, trong tháng 11 năm 2014, một nhóm các nhà khoa học, dẫn đầu bởi nhà khoa học phát hiện ra Graphene là
Andre Geim tại Đại học Manchester, phát hiện ra rằng Graphene cho phép proton đi qua nó – mang tính cách mạng
hoá các tế nhiên liệu.
Các công ty như Hyundai, Honda, Toyota đã và đang đang phát triển các mẫu xe động cơ pin năng lượng và sử dụng
khí Hydro, tạo ra nhiệt năng cao hơn xăng và không làm ô nhiễm môi trường.
Tuy nhiên vấn đề hiện nay là loại nhiên liệu này không hiệu quả cao : các màng proton sử dụng trong công nghệ này có
độ rò rỉ nhiên liệu ra ngoài. Graphene có thể là giải pháp thay thế vì nó có thể ngăn chặn sự rò rỉ tốt hơn so với màng
proton hiện nay.