L’âge de graphène et comment il va transformer nos expériences mobiles

L’âge de graphène et comment il va transformer nos expériences mobiles Université de Manchester

Université de Manchester Vous avez peut être entendu parler de graphène. Depuis sa découverte, les scientifiq...

Vous avez peut être entendu parler de graphène. Depuis sa découverte, les scientifiques ont été vantant sa capacité à transformer notre monde. De l’espace ascenseurs à nanodispositifs médicaux, la liste des applications potentielles du graphène est énorme, mais ce qui est exactement le graphène Quelles sont ses propriétés et ses applications les plus intéressantes Et comment peut-il changer Tech Mobile de Let Dive dans

Le graphène:.???! une première son matériau type

Le graphène est le premier matériau bidimensionnel connu à l’homme. Alors que la plupart des matériaux ont une structure avec des atomes disposés en une structure 3D, le graphène est constitué d’une seule couche d’atomes de carbone. En substance, il est une feuille de carbone avec l’épaisseur d’un atome.

Le graphène a été isolé à partir de de graphite, qui est une autre forme de carbone, en 2004, par deux professeurs de l’Université de Manchester, Andre Geim et Novoselov Kostya. Leur travail leur a valu le prix Nobel de physique en 2010 (faisant Novoselov un des plus jeunes titulaires de bourses en physique), quand je étais encore un étudiant au doctorat il. Cette reconnaissance scientifique tard conduit à la création de l’Institut national de graphène du Royaume-Uni, dans le but de pousser la recherche sur le graphène encore plus loin.

Il est difficile à croire, mais le graphène exotique a été obtenu grâce à un processus très simple, à l’aide bon scotch vieux! Voici une représentation visuelle de la façon dont il est arrivé.

En substance, un atome d’épaisseur cristaux de graphène ont été isolés dans un moment Eureka par l’application répétée du scotch sur une bande de charbon de bois (c.-à-carbone), à ​​chaque application la réduction de la épaisseur des cristaux vers le bas jusqu’à ce qu’ils soient à une épaisseur d’un atome. La couche unique d’atomes formant une structure alvéolaire 2D. Fascinante, cette méthode fonctionne de manière fiable même dans des conditions d’accueil, alors allez-y si vous voulez essayer vous-même – vous avez besoin de scotch, un crayon à mine graphite, et un petit microscope pour voir ce que vous avez créé

Le graphène maintient tous les avantages de carbone en termes d’être léger et solide en même temps – se souviennent comment les fibres de carbone (combinaison de tissu de carbone avec de la résine époxy sous pression atmosphérique) industries spatiales et de l’automobile transformées grâce aux mêmes propriétés. La fibre de carbone est également fait son chemin dans les technologies mobiles, avec des sociétés comme Dell et Lenovo utilisant châssis en fibre de carbone pour rendre les ordinateurs portables qui sont plus robustes et plus léger dans le même temps

Université de Manchester Dr Oikonomou graphène observant flocons travers. un microscope

En plus de légèreté et de résistance, le graphène possède des propriétés frappantes qui nous explorons ci-dessous

Le graphène:. Est-ce le super-héros que nous attendions pour?

La recherche sur les différentes propriétés et applications du graphène on peut penser que ce que son potentiel pourrait être littéralement illimitées. Dans le domaine de la technologie mobile, des applications de graphène vont de écrans transparents et flexibles à des batteries de nouvelle génération qui pourrait durer beaucoup plus longtemps que ce que nous avons connu jusqu’à présent, à des processeurs extrêmement puissants.

batteries de supercondensateur à base de graphène

La nouvelle génération de batteries vont se déplacer loin de cellules électrochimiques (par exemple: au lithium-ion) vers des supercondensateurs qui emmagasinent l’énergie dans un champ électrique au lieu d’une réaction chimique contrôlée. Supercondensateurs atteindre beaucoup plus rapidement les temps de charge (de l’ordre de secondes) et ils sont plus durables et cohérente à travers une large gamme de température par rapport aux batteries. Ils sont également beaucoup plus coûteux.

Supercapacitors actuellement tirer parti de la grande surface de charbon actif, ce qui contribue à l’entreposage et la décharge de courant électrique. Leur performance peut être poussé encore plus loin en utilisant graphène également fabriqué à partir de carbone pur qui a encore plus de surface tout simplement en raison de sa structure 2D.

Jusqu’à présent, la gamme de graphène synthétisés industriellement des prix est quelque peu variable, mais le segment de prix inférieur est actuellement considéré comme concurrentiel avec le prix du charbon actif, ce qui signifie qu’il peut aider à rendre supercondensateurs plus abordable fois volumes de production augmentent

supercondensateurs bon marché pourraient permettre batteries qui durent beaucoup plus longtemps et la charge presque instantanément

de la technologie de la batterie Better est grandement nécessaire. Merci pour le graphène, supercondensateurs bon marché pourrait permettre batteries qui durent beaucoup plus longtemps et la charge presque instantanément. De tels développements seraient mieux pour l’expérience de l’utilisateur, mais aussi pour l’environnement. L’électricité que nous stockons sera utilisé beaucoup plus efficacement (et, espérons-nous aider économiser de l’argent sur les factures). En outre, la fabrication de la batterie dépend des ressources plus écologique et naturellement abondantes, au lieu de lithium.

écrans flexibles / pliables

écrans flexibles et semi-transparentes sont déjà introduits par les fabricants tels que LG, et les rumeurs suggèrent Samsung a une pliable smartphone à l’esprit pour l’avenir. Ces nouvelles applications utilisent une mince couche de OLED incorporés dans une feuille souple de plastique

Sur le front de la science des matériaux, une équipe dirigée par le co-découvreur du graphène Kostya Novoselov a conçu un 2D semi-conducteurs qui utilisent des LED et graphène métallique à une atomique niveau, résultant en une très facteur de forme mince. Nous devons avouer que pour le moment il est très difficile de juger de la façon dont ces nouvelles technologies seraient empiler les uns contre les autres dans les applications du monde réel (en dehors du fait que les demandes de graphène à base seraient inévitablement plus mince).

Ces nouveaux facteurs de forme pourraient être disponibles pour utilisation par les consommateurs dans les cinq prochaines années. Cependant, nous devons attendre et voir comment beaucoup de demande, il y aura pour les écrans flexibles et transparents dans le marché de la consommation.

Allons-nous dire au revoir à la puce de silicium?

La recherche sur les propriétés de conduction électrique de graphène suggère que ses propriétés semi-conductrices à la température ambiante peuvent être manipulés pour réaliser super-conductance (par exemple par addition contrôlée impuretés de sa structure en nid d’abeilles naturelle). Ces résultats suggèrent que les applications du graphène pourraient notamment être en forte demande pour diverses technologies informatiques, l’amélioration de vitesse et l’efficacité (en particulier la réduction des problèmes de chauffage). Il est de plus en plus de nouvelles recherches dans ce domaine, et les résultats démontrent systématiquement que les applications de couches de graphène améliorer de manière significative la performance thermique du microprocesseurs. Dans les études, les scientifiques ont fait de réduire les températures de fonctionnement de plus de 13 ° C, avec tous les 10 ° C d’amélioration de doubler l’efficacité énergétique. Oui, cela signifie que le graphène et d’autres matériaux 2D nouvellement découvertes finiront par transformer la puce de silicium!

Certains de nos lecteurs pourraient penser, “OK, nous avons tous entendu des rumeurs sur les problèmes de surchauffe de la première génération de Snapdragon 810, qui ont ensuite été résolu dans la deuxième génération de SoC, qui gère des dispositifs tels que Nexus 6P et la série Sony Xperia Z5. Alors, quel est le gros problème de cette recherche et pourquoi devrions-nous obtenir excité à ce sujet? “

Le potentiel du graphène est au-delà des améliorations significatives que nous observons d’une génération de smartphones à l’autre. Le graphène a le potentiel de transformer le paysage du calcul intensif dans des domaines tels que la prévision du climat mondial (considérer que le réchauffement climatique est de créer plus d’entropie dans les systèmes de micro et macro-climat, faire des prédictions plus de calculs lourds et difficiles), la science de l’espace, l’analyse de gros des données, et la recherche sur l’intelligence artificielle. Ce sont tous des domaines où plus de puissance de calcul et une plus grande efficacité sera toujours en forte demande

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Université de Manchester Le graphène pourrait être utilisé pour l’électronique embarquée dans les lentilles de contact

Avec l’Internet des objets (IdO) émerge dans la dernière décennie, l’amélioration de la vitesse de traitement de l’information et de connectivité sera également transformer nos vies quotidiennes. Espérons que nous serons plus susceptibles de rester au top des choses dans nos vies de plus en plus trépidante et stressante. la propriété super-conductance de graphène sera l’une des caractéristiques clés qui nous permettront d’atteindre des vitesses plus élevées de traitement de données.

Le smartphone comme nous le savons, il est susceptible de maintenir son facteur de forme et nous ne prévoyons pas d’améliorations importantes en vitesse dans chaque opération de la journée, tout simplement parce que les processeurs actuels sont déjà très rapide. Cependant, avec des applications du graphène faire leur chemin sur le marché, il est simple à imaginer des dispositifs comme une version ultralégère de Google verre ou une smartwatch Cela ne veut pas 1,2 centimètres d’épaisseur (rappelez-vous la TAG Heuer introduit récemment connecté?) accompagnant les smartphones.. Bien sûr, tout dispositif sera efficace connecté et communique avec l’autre

Il suffit de considérer les améliorations dans Google Now / Siri / Cortana de reconnaissance vocale dans les deux dernières années, et la multiplier par cent

En tandem avec des améliorations dans la vitesse nuage de calcul intensif et de connectivité, ce trio de dispositifs sera en mesure d’accueillir les assistants mobiles avec individually adapté de l’intelligence artificielle, que nous pouvons interagir avec d’une manière naturelle. Il suffit de considérer les améliorations dans Google Now / Siri / Cortana de reconnaissance vocale dans les deux dernières années, et la multiplier par cent.

nous devrions peut-être penser au-delà des smartphones, cependant. On m’a récemment informé sur le développement de réseaux à base de graphène multi-électrodes (AME) pour . Ce sont des éléments clés de ce qu’on appelle une interface cerveau-ordinateur (IMC) en neurosciences. Cette technologie vise à aider les personnes souffrant de crises ou de diverses maladies de commande de moteur, par l’envoi de stimulations électriques sélectivement à certaines régions du cerveau pour compenser la perte d’information due à une maladie neurologique. Ces nouveaux AME exploitent la propriété superconductance de graphène, permettant des vitesses de transmission plus élevées et la compatibilité biologique.

Cette direction de roman est fascinant. Considérez que Hiroshi Lockheimer, l’actuel chef d’Android chez Google, a récemment tweeté sur un appareil d’échographie complet du corps qui fonctionne sur un appareil Samsung Galaxy S6 Edge. Lockheimer dit que Googlers jamais imaginé ces possibilités quand ils ont lancé le premier téléphone Android de retour en 2008. De même, grâce à graphène et d’autres développements, les appareils Android pourrait un jour fournir une assistance très à la patience dans le besoin personnalisé.

chercheur travaillant sur des applications de graphène

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Université de Manchester

Quelles sont les défis?

Cette vision de l’avenir que nous venons tout juste peint, et la façon dont la technologie mobile transforme nos vies jusqu’à présent, pourrait apporter à l’esprit “Brave New World” de Huxley. Peut-être que cela soulève une discussion séparée. Mais les défis industriels dressent sur la voie de l’adoption de graphène

Nous ne serons pas répondre à tous les défis que nous devons surmonter, mais cet excellent article de la nature examine les possibilités et les défis en détail que Saïd., les coûts de production, la production en volume, et la résistance par les technologies actuelles sont les principaux défis qui doivent être abordés pour les dispositifs à base de graphène à devenir monnaie courante.

Impossible de graphène être le matériau super que nous avons attendu? La réponse courte est oui, mais il faudra du temps pour déplacer l’industrie du silicium mature. Tout comme OLED est toujours pas la technologie d’affichage dominante, même si ses technologies supérieures, graphène base devront vaincre la résistance de l’industrie du silicium. Il ya un vaste réseau de sociétés de production de circuits intégrés en silicium bon marché et fiables. Une bataille économique entre les entreprises établies et des parvenus de graphène se prépare

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Le plus grand avantage de silicone sur graphène est de 70 années de recherche continue derrière

Le silicium est un élément semi-conducteur qui est assez abondant dans la nature (ce qui rend relativement pas cher) et ses propriétés permettent une manipulation aisée du mouvement des électrons sur le circuit, ce qui rend très adapté pour la conception de puces électroniques qui devrait fonctionner de manière fiable dans différentes conditions thermiques. Jusqu’à présent, le plus grand avantage de silicone sur le graphène est de 70 années de recherche continue derrière elle, ce qui a amélioré ses diverses applications industrielles.

Nous avons besoin de plus de recherches pour découvrir le véritable potentiel du graphène dans des conditions de laboratoire avant de pouvoir de manière fiable être utilisés dans diverses technologies mobiles. Bien que le nombre de demandes de brevet à base de graphène a explosé depuis 2010, il est encore moins d’un sixième de toutes les applications de silicium liés, ce qui démontre pourquoi cette transition prendra du temps.

D’autre part, compte tenu que le graphène est constitué de carbone, il est beaucoup plus abondant dans la nature que le silicone, ce qui signifie que, après la technologie appropriée pour la production de masse est établie, il serait également aider à réduire les coûts de fabrication des puces électroniques.

l’inspiration antique

Certains lecteurs pourraient se demander, “OK, nous avons maintenant un matériau miracle que nous pouvons utiliser dans les piles, les écrans et les microprocesseurs flexibles qui pourraient transformer nos vies. Vous nous avez dit que ceci est en fait une couche à deux dimensions, qui peut être appliqué sur d’autres matériaux par enrobage ou encapsulation entre les couches; et il fonctionne. Mais si vous voulez aller plus loin et de les empiler une couche après l’autre, il ne devient plus une couche bidimensionnelle de graphène, alors comment pouvez-vous fabriquer des objets 3D à partir d’une couche de 2D? “

Ici, je pense qu’il est digne de mention d’une étude récente qui a poussé la frontière avec l’extérieur-the-box pensée. Suite aux observations de laboratoire suggérant que le graphène possède des propriétés similaires à papier, les physiciens de l’Université Cornell ont abordé ce problème en obtenant leur inspiration dans un art traditionnel japonais du formulaire de couper le papier appelé kirigami . Dans une étude récente publiée dans la revue acclamé Nature , les chercheurs ont utilisé cette technique pour construire des structures 3D des couches 2D du graphène en exploitant sa force structurelle (qui est estimé à 300 fois plus fort que l’acier). Regardez la recherche digérer ici:

La combinaison de ces structures pyramidales avec résistances haut de gamme à partir de la pointe vers le bas de la base, il pourrait être assez simple à concevoir portes qui canaliser l’information à grande vitesse de flux au sein de puces

Wrap Up

L’histoire de graphène a commencé avec le bon vieux scotch et à jour recherche montre qu’il est pris en outre par l’art de la découpe du papier traditionnel. Dans les cinq prochaines années, nous pourrions assister à la fin de la Silicon Âge et le début de l’ère du Super-Semi-conducteurs, la promotion des recherches isole plusieurs matériaux avec des propriétés similaires à celle de graphène, qui a lancé cette transformation. Nous devrions tous garder nos yeux sur ces progrès qui façonneront l’avenir de notre expérience mobile.


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Bibliography ►
Phoneia.com (January 29, 2016). L’âge de graphène et comment il va transformer nos expériences mobiles. Recovered from https://phoneia.com/fr/lage-de-graphene-et-comment-il-va-transformer-nos-experiences-mobiles/

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