O grafenu, tedy 2D formě uhlíku s téměř magickými vlastnostmi, jsme už toho slyšeli hodně. Některé aplikace vznikly, řada nadějí se (zatím) nenaplnila. V poslední době se stále častěji objevují aplikace, v nichž grafen funguje jako vzácná přísada, takový kámen mudrců jednadvacátého století. Do běžného materiálu, jako je třeba beton, se přimíchá nevelké množství grafenu. Vlastnosti materiálu se pak změní, jako kouzlem. Například beton se stane mnohem pevnějším.
Specialistka na pokročilé výrobní postupy Keerti Kappagantulaová z amerických laboratoří Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) a její kolegové přišli na to, že když se přimíchá správné množství grafenu do mědi pro výrobu elektrických vodičů, vznikne materiál, která má podstatně lepší elektrické vlastnosti. Ukázalo se, že přidání grafenu zlepšuje teplotní součinitel elektrického odporu. To je veličina, která vyjadřuje vztah odporu elektrického vodiče k teplotě.
S rostoucí teplotou se odpor elektrického vodiče obvykle zvyšuje. Badatelé se snažili vyhovět poptávce po nových materiálech, které by si udržely slušnou vodivost i za vysoké teploty. Teď, jak se zdá, této poptávce opravdu vyhověli, s použitím platformy pro pokročilou výrobu ShAPE.
Když Keerti Kappagantulaová a spol. přimíchali do mědi na elektrické vodiče 18 ppm (parts per million) grafenu, poklesl teplotní součinitel elektrického odporu mědi o 11 procent, aniž by došlo ke snížení elektrické vodivosti za pokojové teploty. Je to relevantní například pro výrobu motorů elektromobilů, u nichž použití takto upravené mědi zvýší účinnost motoru zhruba o 2 procenta.
Jak říká Kappagantulaová, jejich objev je v rozporu s tím, co obvykle víme o chování kovových vodičů. Pokud je ke kovu na výrobu vodičů přimíchán nějaký další materiál, obvykle to znamená, že se teplotní součinitel elektrického odporu dotyčného kovu zvýší a kov s příměsí se zahřívá rychleji než původní kov. Je pozoruhodné, že se měď s grafenem chová opačně.
Technologie, na kterou si již vědci podali patentovou přihlášku, by mohla mít zářnou budoucnost. Podle Kappagantulaové se jejich nový kompozit mědi a grafenu může uplatnit prakticky všude, kde se vede elektřina. Použití nového materiálu přitom nabízí větší volnost při vývoji designů, které již nemusejí být vázány na úzké rozmezí teplot. Týká se to třeba elektrických motorů nebo generátorů. Tvůrci mědi s grafenem si dělají zálusk i na koncové přípojky v rozvodné síti a řadu dalších aplikací.
Video: Artificial intelligence can guide manufacturing technology research
Literatura
Ze „zlého“ CO2 vzácný materiál
Autor: Dagmar Gregorová (24.05.2018)
Škodlivost grafenu
Autor: Josef Pazdera (28.08.2018)
Náprava infarktového srdce prošitím vodivými nanovlákny
Autor: Josef Pazdera (30.08.2019)
V UK vyrobili první betonovou základovou desku s grafenem
Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2021)
Grafenový aerogel je nejlehčím zvukovým izolátorem na světě
Autor: Stanislav Mihulka (19.06.2021)
Grafen vyráží na britské dálnice v prvním projektu svého druhu na světě
Autor: Stanislav Mihulka (13.09.2021)
Diskuze:
No to je objev!
Mirek Bautsch,2023-12-26 14:22:00
Někdy dávno na průmyslovce (1973-77) jsme v elektrotechnické laboratoři prováděli pokusné cvičení - Závislost odporu vlákna wolframové a uhlíkové žárovky na procházejícím proudu.
Výsledkem byl graf, ze kterého vyplývalo, že wolframové vlákno má za studena malý odpor, který se při ohřevu průchodem proudu zvyšuje, kdežto uhlíkové vlákno má za studena velký odpor, který se při ohřevu snižuje.
Uhlíko-měděný kompozit nikoho tehdy nenapadlo vymýšlet, takže to čekalo na Kappagantulaovou a spol.
A ten grafen - vždyť si to může každý vyrobit doma...
https://www.osel.cz/7576-jak-si-vyrobit-grafen-v-kuchyni.html
Libor Zak,2023-12-26 11:15:47
Zní to hezky, ale reálná aplikace je vždy otázkou na náklady vs. výnosy. A 2% zvýšení účinnosti není zase tak moc. Grafen je stále dráhy a technologie bude taky složitější než je výroba měděného drátu.
Re:
František Kroupa,2023-12-26 17:20:00
Zvýšení účinnosti o 2 % jen tak, použitím jiného materiálu vodičů, není málo. Ohledně ceny máte samozřejmě pravdu.
Re:
Martin Novák2,2023-12-26 23:13:29
Otázka také je jak se to projeví na mechanických vlastnostech. Jestli výsledek nebude křehčí a náchylnější k lámání otřesy.
Re:
Travmyš Polní,2023-12-27 15:39:58
Že by to pomohlo v přenosové soustavě moc nevěřím, pro VVN se používá svazek AlFe lan (ocel, hliník). Kvůli odporu vedení se zvyšuje napětí. Vinutí transformátorů bych čekal spíš z hliníku než z mědi kvůli tlaku na nižší cenu... tím spíš ne z drahé grafenové mědi. Atd...
No, ale představte si ten obchodní potenciál v audiofilských obchodech. Elektronik by zvýšil průřez, audiofil bude požadovat grafenové kabely. Co na tom, že jsou reproduktory jednotky metrů daleko od zesilovače, co na tom, že to stejně nikdo nebude schopen poznat s běžně dostupnými měřidly... bezkyslíkatá měď o ryzosti 99,99% jim už nebude dost dobrá.
Snake oil jedna radost :)
Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2023-12-27 17:52:58
Aha, takže transformátor v mikrovlnce, která běží pár minut denně, je z mědi, ale transformátor VVN, který běží 24/7, je kvůli pořizovacím nákladům z hliníku a nižší účinnost nikoho nezajímá. To zní "pravděpodobně".
A jak by to, prosím, pomohlo audiofilům? Oni si žhaví sluchátka na vysokou teplotu?
Re: Re: Re:
Martin Novák2,2023-12-27 19:13:49
Audiofilům by to nepomohlo nijak, ale jsou skupinou která dá na pocity a má peníze na to aby si koupili 5x dražší kabel který funguje úplně stejně tak jak to dělají i s jinou technikou.
Re: Re: Re: Re:
D@1imi1 Hrušk@,2023-12-27 20:28:36
Dají na pocity, ale u parametrů, které alespoň teoreticky k něčemu jsou. Proč by je zajímal odpor při vysoké teplotě? Travmyš si vymýšlí slaměného panáka a píše nesmysly.
Re: Re:
David Pešek,2023-12-29 12:16:21
bude záležet na ceně, pokud se s délkou vedení vyplatí přejít z AC na DC, tak u kabelu pro HVDC by se nejspíš i vyplatilo zvýšení přenosové kapacity a provozní teploty. S audiofily souhlasím, kam se hrabou zlaté konektory na grafenovou měď!
Re: Re:
Pavel Vitvar,2023-12-29 21:21:15
S těmi audiofilními kabely máte zajímavý postřeh. Za cenu některých unikátně-zbytečných kousků můžete mít celý vagon mědi a hrálo by to lépe :-)
S tím trafem a jeho pravděpodobným hliníkovým vinutím myslím zapomínáte na to, že při požadavku zachování odporu vinutí, musí mít hliník větší průřez ergo větší objem a tím vám narostou rozměry magnetického obvodu trafa. Takže co ušetříte na hliníku budete muset nacpat do železa :-D Ale taky se můžu nakrásně mílit :-)
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
