Under de senaste åren har grafen varit något av ett buzzword: ett nytt material med anmärkningsvärda egenskaper som lovar att revolutionera allt om våra liv. Men är det allt tom hype? Vad exakt är grafen och vad kan vi verkligen förvänta oss av det?
Grafen är en ovanlig form av en av de vanligaste elementen på planeten (kol) och upptäcktes och syntetiserades i University of Manchester långt tillbaka 2004. Det består av många kuller av kol, varje ark bara en enda atom tjock, alla arrangerad i en sexkantig gitter.
Och på grund av detta har den alla möjliga intressanta och oväntade egenskaper. Exempelvis är grafen cirka 200 gånger starkare än stål och sex gånger lättare. Den utför värme och el och är extremt ljuskänslig medan den är nästan helt transparent.
Sedan dess upptäckten har forskare och ingenjörer varit upptagna och letat efter praktiska sätt att använda detta extraordinära material. Lista över möjligheter är nästan oändlig, men här är några av de platser du kan förvänta dig att se att grafen gör en skillnad i ditt liv snart nog.
1. Datorkakor
Ett tag har vi sett dataplisor följ Moores lag Vad är Moores lag och vad ska det göra med dig? [MakeUseOf Förklarar] Vad är Moores lag och vad ska det göra med dig? [MakeUseOf Explains] Otur har inget att göra med Moores lag. Om det är föreningen du hade, förvirrar du det med Murphys lag. Men du var inte långt borta, eftersom Moores lag och Murphys lag ... Läs mer, vilket betyder att de fördubblas i makt ungefär var 18 månader eller så, men nu närmar vi gränserna för hur små silikontransistorer kan göras. Vid denna takt kommer Moores lag inte längre att vara sant framåt.
Men forskning pågår för att se hur grafen kan användas i kombination med kisel för att producera snabbare, mindre och mindre energiintensiva processorer. IBM har investerat 3 miljarder dollar i grafenforskning och förväntar sig att ha en fungerande grafenprocessor på marknaden senast 2019.
I bästa fall kan chips inklusive grafen ha potential att vara ordningar av storleksordning snabbare än traditionella kiselchips, så ett genombrott här kan vara otroligt för datorvärlden.
2. Batterier
Vi är helt beroende av batterier i denna nuvarande ålder av smartphones och annan bärbar elektronik, och så söker vi alltid efter sätt att göra dem längre. Grafen visar mycket löftet på detta område.
Samsung rapporterade viss framgång med ökad batterikapacitet genom att inkorporera grafen i litiumjonbatterier, och på liknande sätt avslöjade Dongxu vad det säger är världens första grafenbatteri. Dongxu hävdar att dess 4 800 mAh batteri kan laddas helt inom 15 minuter. Det är oklart vid denna tidpunkt när det kommer att finnas tillgängligt för köp.
Oavsett om dessa produkter någonsin slår på marknaden, är potentialen för grafen i batterier inget annat än förvånande. Om det någonsin är fullt realiserat kan det vara en av de mest revolutionerande händelserna som händer under årtionden. Grafens superkapacitorbatterier har potential att vara fem gånger så långa som litiumjonbatterier av samma storlek och laddas under en bråkdel av tiden.
Plus, till skillnad från Litium-ion-batterier, är de giftfria och har ingen risk att explodera varför Heck var Samsungs batterier explosiva? Varför Heck Var Samsungs batterier explosiva? Över 30 olika Samsung Galaxy Note 7-telefoner exploderade. Varför hände det? Och har du något att oroa dig för med din egen telefon? Här är allt du behöver veta. Läs mer .
Med grafen superkapacitorer kan smartphones varar en vecka eller mer på en enda laddning, och elbilar skulle ha förbättrade intervall som kan konkurrera med förbränningsmotorn. När de behöver laddas upp, skulle processen ta sekunder eller minuter i stället för timmar vilket är bra nyheter eftersom laddningsgränser är ett stort hinder för den breda antagandet av elfordon. Hur elektriska bilar kommer att övervinna laddningsgränser Hur elektriska bilar kommer att övervinna laddning Gränser Elbilar är stora - förutom deras sortiment. Kan elbilar övervinna sträckteknik? Läs mer .
3. Tryckt elektronik
Grafen kan skrivas ut på papper (eller annat material) och, om det är i form av en krets, kan läsas av RFID-läsare. Biljetter, ombordstigningspass och så vidare är de mest uppenbara omedelbara användningarna av sådan teknik, men det finns inget slut på möjligheterna. Bärbar elektronik, flexibla sensorer och skärmar, och även elektroniska tatueringar kan alla bli vanliga inom en snar framtid.
4. Kamerasensorer
Grafen är mycket känsligare för ljus än det kisel som för närvarande används i bildsensorerna för digitalkameror. Detta ger möjlighet till bättre kameror som fungerar bra i svagt ljus, vilket är bra nyheter för nästan alla fotografer och videografer. (Nokia jobbar även med en smartphone som har en grafenbaserad kamerasensor som lovar att vara mindre energiintensiv och mycket billigare än nuvarande kameror.)
Den höga transparensen i grafen - den låter cirka 97, 7 procent av ljuset genom - öppnar också potentialen för 3D-kameror och för kameror där bildfokus kan justeras senare. Flera lager av grafen kan ordnas så att bilder kan fångas med olika fokuspunkter, och fokus kan justeras efter att bilden har tagits.
5. Förbättrade högtalare
Högtalarna vi använder idag är beroende av mekaniska delar som vibrerar för att skapa ljud. Det betyder att det måste finnas tillräckligt med fysiskt utrymme för att delarna ska kunna röra sig, och det begränsar hur små högtalare kan vara och där högtalare kan placeras.
Forskare i Korea har använt principen om termoakustik - producerar ljud genom att snabbt värma och kyla ett material - för att göra högtalare från ett grafent luftgel som är tunna och inte vibrerar. Sådana högtalare skulle vara idealiska för mobila enheter och kan enkelt installeras i väggar eller flatscreen-tv.
Det finns inget tecken på en produkt som kommer till marknaden någon gång snart, men det är en spännande framsteg med stor potential att omvandla ljudvärlden.
6. Starkare Touchscreens
Eftersom grafen är nästan helt transparent kan den användas på glas och en potentiell användning är att stärka pekskärmarna på våra smartphones.
Grafen är starkare än diamant och en skärm belagd med den skulle vara nästan oförstörbar - eller åtminstone skulle inte bryta när den glider ut ur din hand. Tuffat glas har flera andra användningsområden, och de andra egenskaperna hos grafen betyder att smarta fönster och vindrutor också är verkliga möjligheter.
Graphene har också ett löfte om flexibla skärmar som kommer att böja i stället för att bryta. Under tiden finns det några saker du kan göra 7 Praktiska saker du borde göra efter att ha brutit din smarttelefons skärm 7 Praktiska saker du bör göra efter att ha brutit din smarttelefons skärm Kanske gick en rubbande elefant på din nyligen slagna telefonen på en parkeringsplats intill den lokala djurparken. Läs mer om skärmens paus bryts.
7. Sportutrustning
Grafen är extremt lätt och extremt stark, två egenskaper som är mycket önskvärda inom sportutrustning, och i de flesta sporter motsvarar all vikt som blir rakad av utrustning en konkurrensfördel. Cykling är den mest uppenbara, där high-end cyklar redan använder lättviktig kolfiber.
Grafen kombinerad judiciously med kolfiber kan sänka vikten ännu längre medan du behåller styrkan. Dassi, ett brittiskt företag, har producerat en cykelram som innehåller grafen som väger bara 750 gram och hoppas kunna få ner till 350 gram inom en snar framtid.
Men du kan också föreställa dig hur det här kan trickle in i olika områden i teknikvärlden, där användarna ständigt är wowed av nästa telefon, laptop eller kamera som är starkare, ljusare och tunnare än de tidigare. Och om grafenproduktionen visar sig vara billigare, ännu bättre.
Grafen och framtiden
Ovanstående är bara några av de möjliga användningarna av grafen, de som du mest sannolikt kommer att ha i dina händer inom en snar framtid, men det finns också ett brett utbud av potentiella industriella och medicinska användningsområden som kan vara lika revolutionerande.
Det återstår att se om grafen kommer att leva upp till de höga förväntningarna som vi har lagt på den. Det kan hända att vissa produktionsproblem förblir oöverstigliga eller att kostnaderna gör vissa av ovanstående användningar opraktiska, men om även en del av dess potential kan realiseras, kommer den att revolutionera världen vi lever i.
Förväntar du dig att se grafenprodukter på marknaden snart? Vilka applikationer exciterar dig mest? Vänligen meddela oss i kommentarfältet nedan.
Bildkrediter: BONNINSTUDIO via Shutterstock.com