Il grafene può risolvere i cinque più grandi problemi del mondo

Nel mese di settembre 2015, i leader mondiali si sono riuniti nel centro storico di vertice delle nazioni unite, per prendere gli obiettivi in materia di sviluppo sostenibile (SDG). Diciassette di questi ambiziosi obiettivi e indicatori contribuiranno a guidare e coordinare i governi e le organizzazioni internazionali per risolvere i problemi globali. Ad esempio, SDG 3 prevede di «garantire uno stile di vita sano e disponibile benessere per tutte le persone a qualsiasi età». Altri includono l'accesso ad acqua pulita, la riduzione delle conseguenze dei cambiamenti climatici e di assistenza sanitaria a prezzi accessibili.

Se si ritiene che questi obiettivi difficili da raggiungere, hai ragione. In tutti i diciassette categorie ci sono problemi che non permettono loro di accadere prima della data indicata nel 2030. Tuttavia, in combinazione con il progresso socio-politico progressi nel campo della scienza e della tecnologia può diventare un acceleratore di questo processo.

Diamo tutti gli obiettivi SDG:

1. Diffusa l'eliminazione della povertà in tutte le sue forme
2. Sradicare la fame, garantire la sicurezza alimentare e il miglioramento della nutrizione e promuovere lo sviluppo sostenibile dell'agricoltura
3. Software di un sano stile di vita e promuovere il benessere per tutti, a qualsiasi età
4. Software inclusivo ed equo di un'istruzione di qualità e la promozione di opportunità di apprendimento per tutta la vita per tutti
5. promuovere l'uguaglianza di genere e l'empowerment delle donne e ragazze
6. Garantire la disponibilità e l'uso razionale delle risorse idriche e servizi igienico-sanitari per tutti
7. Fornire l'accesso a prezzi accessibili, affidabile, sostenibile e moderne fonti di energia per tutti
8. Assistenza costante, всеохватному e la crescita economica sostenibile, la piena e produttiva occupazione e un lavoro decente per tutti
9. Creazione di una solida infrastruttura di promuovere la grande e sostenibile l'industrializzazione e l'innovazione
10. Riduzione del livello di disuguaglianza all'interno dei paesi e tra di loro
11. Software di trasparenza, sicurezza, resilienza e la sostenibilità delle città e degli insediamenti
12. Software razionali modelli di consumo e di produzione
13. l'Adozione di urgenti misure per combattere il cambiamento climatico e le sue conseguenze
14. la Conservazione e l'uso razionale degli oceani, dei mari e delle risorse marine per lo sviluppo sostenibile
15. Protezione, il ripristino degli ecosistemi sushi e la promozione del loro uso razionale, razionale gestione dei boschi, lotta alla desertificazione, la cessazione e invertire il processo di degrado del suolo e la cessazione del processo di perdita di biodiversità
16. Promuovere la costruzione di pacifiche e open società per lo sviluppo sostenibile, garantire l'accesso alla giustizia per tutti e la creazione di efficaci, responsabili e basati sulla più ampia partecipazione delle istituzioni a tutti i livelli
17. Rafforzare i mezzi per raggiungere lo sviluppo sostenibile e l'attivazione dei meccanismi di funzionamento di un partenariato globale per lo sviluppo sostenibile

Difficile? Forse. Ma gli scienziati, sembra avere la risposta. Una sola parola: il grafene. Futuristico materiale con una serie crescente di potenziali applicazioni.

Il Grafene è costituito da stretti degli atomi di carbonio, disposte in una griglia di spessore di un atomo. Questo lo rende il più sottile sostanza del mondo, che è 200 volte più resistente dell'acciaio, flessibile, di tensione, corae'e', trasparente e conduttivo e anche сверхпроводящее. Metro quadrato di grafene peso di soli 0,0077 grammi può sopportare quattro chili di carico. Questo straordinario materiale, che, tuttavia, non sorprende di scienziati e tecnici.

I Titoli, promuovono il grafene come un miracolo-materiale, è apparso regolarmente nel corso degli ultimi dieci anni, e il passaggio da promessa a realtà leggermente ritardata. Ma è logico: per nuovo materiale trovato in tutti i settori della vita, richiede tempo. Nel frattempo in questi anni di ricerca grafene ci ha dato una lunga lista di motivi per non dimenticare su di esso.

Da allora, come il grafene hanno evidenziato per la prima volta nel 2004 presso l'università di Manchester — e questo lavoro ha vinto il premio Nobel 2010 — gli scienziati di tutto il mondo hanno trovato nuovi modi di utilizzo e, soprattutto, la creazione di grafene. Uno dei principali fattori limitanti l'ampia diffusione di grafene, di stato su larga scala la produzione economica di grafene. Fortunatamente, in questa direzione sono stati compiuti семимильные passi.

L'anno scorso, ad esempio, il gruppo del kansas state university ha usato le esplosioni per la sintesi di grandi quantità di grafene. Il suo metodo è semplice: riempire la fotocamera ad acetilene o di etilene e di ossigeno. Utilizzare una candela accensione dell'automobile per la detonazione. Raccogliere formata per un totale di grafene. Acetilene e propano sono costituiti da carbonio e idrogeno, e quando l'idrogeno viene assorbita nell'esplosione, carbonio liberamente comunica con se stesso, formando il grafene. Questo metodo è efficace, perché tutto ciò che è necessario è una scintilla.

Se questo metodo iniziare графеновую rivoluzione, come ritengono alcuni, ancora da imparare. Il che, ovviamente, è che insieme con l'inizio di questa rivoluzione inizierà risolto molti problemi. Ad esempio…

acqua Pulita

Il Sesto obiettivo indicate nella SDG è indicata come «garantire la disponibilità e la gestione sostenibile di acqua e servizi igienico-sanitari per tutti». Secondo le stime delle nazioni unite, «la carenza di acqua colpisce oltre il 40% della popolazione mondiale e, secondo le previsioni, continuerà a crescere».

Filtri a base di grafene potrebbe essere una soluzione. Giro Abraham dell'università di Manchesterha contribuito a sviluppare stradale sita di графенового ossido per la filtrazione dell'acqua di mare. Egli sostiene che «la concezione della membrana utili non solo per la desalinizzazione, ma anche per modificare la dimensione dei pori su scala atomica, che permette di filtrare gli ioni in base alle loro dimensioni».

Inoltre, i ricercatori della Monash University e dell'Università del Kentucky hanno sviluppato grafene filtri che possono filtrare qualsiasi cosa, di dimensioni maggiore di un nanometro. Dicono che i loro filtri possono essere utilizzati per la filtrazione di sostanze chimiche, virus o batteri in liquidi. È possibile utilizzarli per la purificazione dell'acqua, di prodotti lattiero-caseari o di vino o per la produzione di farmaci.

le Emissioni di carbonio

Tredici obiettivo in lista SDG dedicata adozione di «misure urgenti per combattere il cambiamento climatico e le sue conseguenze».

Naturalmente, uno dei principali responsabili del cambiamento climatico è l'eccessiva quantità di anidride carbonica rilasciata in atmosfera. Grafene membrana potrebbe interferire queste emissioni.

Gli Scienziati dell'Università della Carolina del Sud e dell'Università di Hanyang in Corea del Sud ha sviluppato autonomamente i filtri a base di grafene, che possono essere utilizzati per la separazione di gas indesiderati da industriali, commerciali e residenziali le emissioni. Henry Foley dell'Università del Missouri ha affermato che queste scoperte sono diventati «una sorta di santo Graal».

Con il loro aiuto, il mondo potrebbe fermare la crescita di CO₂ in atmosfera, soprattutto ora che abbiamo superato un importante indicatore di 400 parti per milione.

Salute

Molte persone in tutto il mondo non hanno accesso a un'adeguata assistenza sanitaria, ma il grafene può capovolgere e questa domanda a testa in giù.

Prima di tutto, ad alta resistenza meccanica grafene lo rende il materiale ideale per la sostituzione di parti del corpo, come le ossa, e grazie alla sua conduzione si può sostituire parti del corpo che necessitano di corrente elettrica, ad esempio, gli organi e nervi. In realtà gli scienziati della Michigan technological university stanno lavorando l'uso di stampanti 3D per la stampa di nervi sulla base di grafene, e questa squadra sta sviluppando un materiale biocompatibile, utilizzando il grafene per condurre l'elettricità.

Il Grafene può essere utilizzato anche per creare biomediche sensori per il rilevamento di malattie, virus e altre tossine. Quanto esposto esposto ogni atomo di grafene — a causa del fatto che il grafene spessore di un atomo, — sensori possono essere estremamente sensibili. Sensori a base di ossido di grafene potrebbe rilevare le tossine ai livelli, 10 volte più piccole, che richiedono moderni sensori. Il loro sarebbe stato possibile pubblicare sulla pelle o sotto di lei, e di fornire ai medici e agli scienziati una quantità enorme di informazioni.

Gli scienziati Cinesi hanno anche creato un sensore in grado di rilevare solo una cellula tumorale. Inoltre, gli scienziati dell'università di Manchester riferiscono che l'ossido di grafene in grado di individuare e neutralizzare le cellule staminali del cancro.

Infrastrutture

La Nona obiettivo SDG è «la creazione di una solida infrastruttura di promuovere la grande e sostenibile l'industrializzazione e l'innovazione». Materiali compositi rinforzati графеном, e altri materiali da costruzione possono avvicinarci a questo obiettivo.

Recenti studi hanno dimostrato che se si aggiunge più di grafene, meglio è composito. Questo significa, il grafene è possibile aggiungere ai materiali da costruzione — calcestruzzo, alluminio, che li renderà più forte e più leggero.

La Gomma è anche migliorata grazie all'aggiunta di grafene. Lo studio, condotto GrapheneFlagship e il suo partner Avanzare, segnala che «il grafene migliora la funzionalità della gomma, attraverso una combinazione di conducibilità elettrica del grafene e di resistenza meccanica, con ottima resistenza alla corrosione». Di queste gomme si sarebbe potuto fare più resistenti alla corrosione del tubo.

Energia

La Settima compito di fornire l'accesso a prezzi accessibili, affidabile, sostenibile e moderne fonti di energia per tutti. A causa della facilità di conduzione e di resistenza alla trazione di grafene può rendere sostenibile l'energia più efficiente e a buon mercato.

Ad Esempio, di grafene compositi è possibile utilizzare per creare più versatili di pannelli solari. I ricercatori del Massachusetts institute of technology dicono che «con l'aiuto di grafene potrebbe fare flessibili, convenienti e trasparenti celle solari, che possono trasformare qualsiasi superficie in una fonte di energia elettrica». Grazie графеновым compositi presso possibile anche la creazione di grandi e facili da turbine eoliche.

Inoltre, il grafene è già utilizzato per migliorare tradizionali batterie agli ioni di litio, che di solito vengono utilizzati in elettronica di consumo. Si svolgono anche la ricerca di grafene аэрогелей per lo stoccaggio di energia e supercondensatori. Tutto questo serve per la grande immagazzinaggio di energia pulita.

Per i prossimi dieci anni grafene quasi sicuro di trovare molte applicazioni nel mondo reale e non solo aiuterà nazioni unite e ai partecipanti di raggiungere i propri obiettivi SDG, ma migliorerà tutto nel nostro mondo, dal touch screen a RISONANZA magnetica-apparecchi e transistor.