Графен может решить пять крупнейших проблем мира

1st February 2018, Илья Хель 62

В сентябре 2015 года мировые лидеры собрались на историческом саммите ООН, чтобы принять цели в области устойчивого развития (SDG). Семнадцать этих амбициозных целей и индикаторов помогут направить и скоординировать правительства и международные организации для решения глобальных проблем. Например, SDG 3 предусматривает «обеспечение здорового образа жизни и доступного благополучия для всех людей в любом возрасте». Другие включают доступ к чистой воде, уменьшение последствий изменений климата и доступное здравоохранение.

Если вы считаете, что этих целей трудно достичь, вы правы. Во всех семнадцати категориях существуют проблемы, которые не позволят им свершиться до обозначенной даты в 2030 году. Однако в сочетании с прогрессом на социально-политической арене прогресс в области науки и техники может стать ключевым ускорителем этого процесса.

Давайте приведем все цели SDG:

  1. Повсеместная ликвидация нищеты во всех её формах
  2. Ликвидация голода, обеспечение продовольственной безопасности и улучшение питания и содействие устойчивому развитию сельского хозяйства
  3. Обеспечение здорового образа жизни и содействие благополучию для всех в любом возрасте
  4. Обеспечение всеохватного и справедливого качественного образования и поощрение возможности обучения на протяжении всей жизни для всех
  5. Обеспечение гендерного равенства и расширение прав и возможностей всех женщин и девочек
  6. Обеспечение наличия и рациональное использование водных ресурсов и санитарии для всех
  7. Обеспечение доступа к недорогостоящим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех
  8. Содействие неуклонному, всеохватному и устойчивому экономическому росту, полной и производительной занятости и достойной работе для всех
  9. Создание прочной инфраструктуры, содействие обеспечению всеохватной и устойчивой индустриализации и внедрению инноваций
  10. Снижение уровня неравенства внутри стран и между ними
  11. Обеспечение открытости, безопасности, жизнестойкости и устойчивости городов и населенных пунктов
  12. Обеспечение рациональных моделей потребления и производства
  13. Принятие срочных мер по борьбе с изменением климата и его последствиями
  14. Сохранение и рациональное использование океанов, морей и морских ресурсов в интересах устойчивого развития
  15. Защита, восстановление экосистем суши и содействие их рациональному использованию, рациональное управление лесами, борьба с опустыниванием, прекращение и обращение вспять процесса деградации земель и прекращение процесса утраты биологического разнообразия
  16. Содействие построению миролюбивых и открытых обществ в интересах устойчивого развития, обеспечение доступа к правосудию для всех и создание эффективных, подотчетных и основанных на широком участии учреждений на всех уровнях
  17. Укрепление средств достижения устойчивого развития и активизация работы механизмов глобального партнерства в интересах устойчивого развития

Сложно? Возможно. Но у ученых, кажется, есть ответ. Всего одно слово: графен. Футуристический материал с растущим набором потенциальных применений.

Графен состоит из плотно соединенных атомов углерода, выстроенных в решетке толщиной в один атом. Это делает его самым тонким веществом в мире, которое при этом в 200 раз прочнее стали, гибкое, растяжимое, самовосстанавливающееся, прозрачное, проводящее и даже сверхпроводящее. Квадратный метр графена весом всего в 0,0077 грамма может выдерживать четыре килограмма нагрузки. Это удивительный материал, что, впрочем, не удивляет ученых и технических специалистов.

Заголовки, рекламирующие графен как чудо-материал, регулярно появлялись на протяжении последних десяти лет, и переход от обещания к реальности слегка затянулся. Но это логично: чтобы новый материал нашел себя во всех сферах жизни, требуется время. Между тем эти годы исследования графена дали нам длинный список причин не забывать о нем.

С тех пор как графен впервые выделили в 2004 году в Манчестерском университете — и эта работа заслужила Нобелевскую премию в 2010 году — ученые по всему миру находили все новые способы использования и, что важно, создания графена. Одним из главных факторов, сдерживающих широкое распространение графена, было масштабное производство дешевого графена. К счастью, в этом направлении были предприняты семимильные шаги.

В прошлом году, к примеру, группа из Канзасского государственного университета применила взрывы для синтеза больших количеств графена. Ее метод прост: заполните камеру ацетиленом или этиленом и кислородом. Используйте свечу зажигания автомобиля для детонации. Соберите образовавшийся по итогу графен. Ацетилен и этилен состоят из углерода и водорода, и когда водород поглощается при взрыве, углерод свободно связывается с самим собой, образуя графен. Этот метод эффективен, потому что все, что требуется, это одна искра.


Сможет ли этот метод начать графеновую революцию, как считают некоторые, еще предстоит узнать. Что очевидно, так это то, что вместе с наступлением этой революции начнут решаться многие проблемы. Например…

Чистая вода

Шестая цель из обозначенных в SDG значится как «обеспечить доступность и устойчивое управление водой и санитарией для всех». По подсчетам ООН, «дефицит воды затрагивает более 40% мирового населения и, по прогнозам, будет расти».

Фильтры на основе графена вполне могли бы стать решением. Джиро Абрахам из Манчестерского университета помог разработать масштабируемые сита из графенового оксида для фильтрации морской воды. Он утверждает, что «разработанные мембраны полезны не только для опреснения, но и для изменения размера пор в атомных масштабах, позволяющего фильтровать ионы в соответствии с их размерами».

Кроме того, исследователи из Университета Монаш и Университета Кентукки разработали графеновые фильтры, которые могут отфильтровывать что угодно, по размерам превышающее один нанометр. Они говорят, что их фильтры могут быть использованы для фильтрации химических веществ, вирусов или бактерий в жидкостях. Их можно использовать для очистки воды, молочных продуктов или вина или для производства фармацевтических препаратов.

Выбросы углерода

Тринадцатая цель в списке SDG посвящена принятию «неотложных мер по борьбе с изменением климата и его последствиями».

Конечно, одним из главных виновников изменения климата является чрезмерное количество углекислого газа, выделяющегося в атмосферу. Графеновые мембраны могли бы улавливать эти выбросы.

Ученые из Университета Южной Каролины и Университета Ханьянг в Южной Корее самостоятельно разработали фильтры на основе графена, которые могут использоваться для отделения нежелательных газов от промышленных, коммерческих и жилых выбросов. Генри Фоли из Университета Миссури утверждал, что эти открытия стали «чем-то вроде святого Грааля».

С их помощью мир мог бы остановить рост CO2 в атмосфере, особенно сейчас, когда мы преодолели важный показатель в 400 частей на миллион.

Здравоохранение

Множество людей по всему миру не имеют доступа к адекватному здравоохранению, но графен может перевернуть и этот вопрос вверх дном.

Прежде всего, высокая механическая прочность графена делает его идеальным материалом для замены частей тела, таких как кости, и благодаря своей проводимости он может заменить части тела, которые требуют электрического тока, например, органы и нервы. Фактически ученые из Мичиганского технологического университета работают над применением 3D-принтеров для печати нервов на основе графена, и эта команда разрабатывает биосовместимые материалы, используя графен для проведения электричества.

Графен также можно использовать для создания биомедицинских датчиков для обнаружения болезней, вирусов и других токсинов. Поскольку воздействию подвергается каждый атом графена — из-за того, что графен толщиной в один атом, — датчики могут быть чрезвычайно чувствительными. Датчики на основе оксида графена могли бы обнаруживать токсины на уровнях, в 10 раз меньших, чем требуют современные датчики. Их можно было бы размещать на коже или под ней и предоставлять врачам и ученым огромное количество информации.

Китайские ученые даже создали датчик, способный обнаруживать всего одну раковую клетку. Более того, ученые из Манчестерского университета сообщают, что оксид графена может находить и нейтрализовать раковые стволовые клетки.

Инфраструктура

Девятая цель SDG состоит в «создании прочной инфраструктуры, содействии обеспечению всеохватной и устойчивой индустриализации и внедрению инноваций». Композиты, усиленные графеном, и другие строительные материалы могут приблизить нас к этой цели.

Недавние исследования показали, что чем больше добавляется графена, тем лучше становится композит. Это значит, графен можно добавлять к строительным материалам — бетону, алюминию, что сделает их прочнее и легче.

Резина также улучшается благодаря добавлению графена. Исследование, проведенное GrapheneFlagship и ее партнером Avanzare, сообщает, что «графен усиливает функциональность резины, за счет сочетания электрической проводимости графена и механической прочности с отличной коррозионной стойкостью». Из таких резин можно было бы делать более стойкие к коррозии трубы.

Энергия

Седьмая задача — обеспечение доступа к недорогостоящим, надежным, устойчивым и современным источникам энергии для всех. Из-за легкости, проводимости и прочности на растяжение графен может сделать экологичную энергию более эффективной и дешевой.

Например, графеновые композиты можно было бы использовать для создания более универсальных солнечных панелей. Исследователи из Массачусетского технологического института говорят, что «при помощи графена возможно сделать гибкие, недорогие и прозрачные солнечные элементы, которые могут превратить практически любую поверхность в источник электроэнергии». Благодаря графеновым композитам также возможно создание больших и легких ветровых турбин.

Кроме того, графен уже используется для улучшения традиционных литий-ионных батарей, которые обычно используются в бытовой электронике. Проводятся также исследования графеновых аэрогелей для хранения энергии и суперконденсаторов. Все это понадобится для крупномасштабного хранения чистой энергии.

За следующие десять лет графен почти наверняка найдет множество применений в реальном мире и не только поможет ООН и ее участникам достичь поставленных целей SDG, но и улучшит все в нашем мире, от сенсорных экранов до МРТ-аппаратов и транзисторов.

62 комментария Оставить свой

  1. danilo5o

    Может я что-то не понимаю, но почему в данный момент его, по сути, нигде не используют? Если с медициной трудно, нужно сделать кучу тестов, опытов, то почему нельзя его использовать в строительстве? Или других подобных отраслей, при которых отсутствует риск для жизни человека

    • casio

      danilo5o, нет промышленного способа производства графена

      • MASking

        casio, метод прост: заполните камеру ацетиленом или этиленом и кислородом. Используйте свечу зажигания автомобиля для детонации. Соберите образовавшийся по итогу графен.

      • RiotMakeR

        casio, промышленный способ то есть - нет технологической базы, иными словами заводов по промышленному производству графена ... а заводов нет, так как спроса на графен нет ... спроса нет, так как еще точно не определились где и как применять ... а не определились потому что еще исследования не завершились - разработки в области применения графена начались относительно недавно

    • MASking

      danilo5o, ветром сдует твой дом - он же легкий (сваи не помогут, только очень длинные)

  2. parvis

    Ищите агенда21 в гугле


    Вы найдете настоящие цели 17пунктов

    • PineappleCat

      parvis, Мм..Свежие теории заговоров.Прямо как я люблю

      • parvis

        PineappleCat, Ну сами смотрите «Обеспечение наличия и рациональное использование водных ресурсов и санитарии для всех».. будут контролировать морей, реки, океанов... вода будет частной

        • [email protected]

          parvis, Зачем так сложно? Просто "всех" сократить на порядок и все задачи решены)

  3. mental

    Самое востребованное это аккумуляторы повышенной емкости и ионисторы. Это необходимо, чтобы слезть с нефтянной иглы и перейти на электричествой.

    • MASking

      mental, электрический зонд с вибра моторчиком

  4. RikasEpta

    Все по Жаку Фреско, красиво, но это утопия

  5. Ofitzerov1984

    из более прочных материалов,которые так же обладают гибкостью, возможно так же разрабатывать бронированные костюмы, которые могли бы выдерживать пули АК12,15..

    • 463008718

      Ofitzerov1984, Такие бронежилеты есть. Нужно что бы выдерживали пули крупнокалиберных винтовок

  6. Wfladimir

    Углекислого газа нет. Зачем тогда следить за ним и сокращать его выбросы? Бредятина какая то.
    Включена система на истреблерие "лишних" людей на земле, а тут какие то враньё и ложь.
    Тупо как то это читат, когда идёт война в Сирии и на Украине. Когда Россия помирает.

    • Olins

      Wfladimir, Углекислого газа нет... РукаЛицо

      • Wfladimir

        Olins, Чё вы врёте, что его выделение надо сокращать? Его нет.
        Даже если он по вашему есть, то всё равно, чтобы сжечь все углеводороды в мире - добытые и недобытые - всё равно остатки горения всегда булут содпржать со2

      • Wfladimir

        Olins, Ещё скажите, что дождь капает сверху.

        • Olins

          Wfladimir, Ты сказал что углекислого газа не существует

      • Wfladimir

        Olins, Или - у дороги есть правая и левая сторона.

        • Olins

          Wfladimir, С точки зрения наблюдателя вполне есть

  7. iDenis

    Представьте себе подлодку из графена). Все глубины океана покорятся.

    • MASking

      iDenis, мне больше про дома понравилось - одной рукой взял и перенес, если ветра нет

      • RiotMakeR

        MASking, предлагалось строить дома не из чистого графена ... предлагалось добавлять графен в строительные материалы - так что вес все равно будет у дома большой ... в чистом виде он конечно найдет свое применение, но уж точно не в виде конструкция и строительстве (хотя при внутренней отделке еще может быть)

  8. Spirius

    Графен похоже такая же хрень как и нанотехнологии. Вроде все круто и хайпа вокруг много а выхлоп мизерный.

  9. IQ

    Кому то не на.рать на проблемы мира..

    • MASking

      IQ, Уверен? К примеру Тесла зарабатывает миллиарды на проблемах мира! Бесплатно никто ничего делать не будет, только за деньги! Так же ЗЕЛЕНЫЕ если загрязнил атмосферу ШТРАФ (деньги) и загрязняй дальше. Вместо штрафа - пусть в обязательном порядки очистят загрязнение и устранят источник иначе Закрыть завод полностью!

      • MASking

        MASking, между прочим в устье многих рек запрещено купаться из за уровня загрязнения - и все в курсе об источнике
        Скажи мне IQ им на.рать?

        • MASking

          MASking, на счет рек тест на IQ:
          Всем Заводам разрешено сбрасывать загрязнение не выше %
          Все Заводы вложились в норму.
          Что случиться с рекой, если по ее руслу построено много таких заводов

          • MASking

            MASking, Один графен не поможет - нужно людей переделывать...

            • IQ

              MASking, Ну вот, сам-себе и ответил. Без новой социально-экономической модели, человечеству не помогают технологические новации, оно их отторгает, поскольку они входят в конфликт с интересами правящих элит, паразитирующей на ресурсах и производственных мощностях..

      • IQ

        MASking, Тесла - пиар проект штатов по реабилитации американской мечты, давно почившей..

    • MASking

      IQ, Да и графен не бесплатен и если он действительно может решить все выше перечисленные проблемы - то почему за столько лет (14) не решили хотя бы оду проблему... стоимость...

      Все эти проблемы можно решить за ДЕНЬГИ использовав то что человечество имеет на этот день и даже без графена... просто всем на.рать... никто почему то этого не делает... видно войны перспективнее если в них вкладывают миллиарды

      • IQ

        MASking, Деньги это всего лишь условный инструмент встроенный в социально-экономическую модель, и сослаться на их отсутствие любому крупному государству со своим эмиссионным центром это абсурд..

  10. madgen555

    Просто и смешно. Смешно, но непросто. Очковтирательство какое то. Для кого они там в ООН эти семнадцать пунктов писали (по любому с важным напыщенным видом)?

    • Wfladimir

      madgen555, Писали так, чтобы скрыть своё враждебное отношение к третьим странам. Англо-саксы.

  11. madgen555

    Точно. АНГЛО (из этого слова получается во всех смыслах интересная анаграмма НАГЛО) САКСы. Двуличные, наглые, продажные, паскудные.

  12. Wfladimir

    Недаром астровитяне. На материке их бы давно грохнули и следа бы их не осталось ни генетики паскудной.

  13. madgen555

    Но, к сожалению, главная проблема сегодняшних дней - не в том, что кто то виноват (конкретная страна), а в том что нет идеи развития человечества. Есть идея капитализма, потребления. Хорошей идеей был Социализм, коммунизм. Но реализовать эти идеи никто так и не смог.

    • Wfladimir

      madgen555, Смог.
      Идея социализма тупиковая, только, как временный вариант. Идея коммунизма живёт и здравствует.

  14. madgen555

    Люди ведутся (на собственном опыте знаю) на бабло, желая благополучия. Желание хорошее, но труднодостижимое. Нужно много работать либо воровать и обманывать. Причем вторым путем добиться желаемого проще. Но ведь есть альтернатива.

  15. madgen555

    Ежедневная рутина отупляет. Хотя каждый практически каждый думает, что он то умный. Но весь свой ум он кладет на поддержание текущего строя. Ведь сложно понять реальное положение вещей, а еще сложнее, если ты его понимаешь, что то сделать.

  16. Wfladimir

    Это очень трудно - обывателю взглянуть на всё со стороны, запомнить. Потом проанализировать и сделать выводы. За выводами следует пересмотр картины происходящего. Поэтому по-настоящему умных людей не много. Сообразительных - да. Быстро мыслящих - полно. Но вот проделать трудную, сложную и тяжёлую мыслительную работу - единицы.

  17. madgen555

    Полностью согласен

  18. Wfladimir

    Я предлагаю сделать и испытать 100 мм стенку улья из пенопласта.
    Предлагаю сделать улей из бревна 200 мм и испытать.
    "Ты тролль!" - только слышу от униженной моим сообщением массы.
    Мёд в некоторых магазинах фальцификат. Давайте установим и накажем того кто посмел нас травить.. - "Забанить!" - ответ.
    Видимо многие пчеловоды нечисты на руку в той или иной степени. Не все, но многие. Вот и вступор встают и отказываются дальше размышлять, сотрудничать, беседовать.
    Это только один пример тормозящий прогресс.
    А так их по всем сферам жизни полно и множество.

  19. Brd

    Начните с себя ребята..
    Мамик у меня однажды перед домом цветы посадила, много, всё перекопала и.т.д. это в самом центре екб, огромный, но там было некрасиво, суть в том что сначала - рвали, бычки бросали, она ходила, поливала, прибирала, и вот спустя три года, народ очнулся, теперь у них там шикарный и красивый чистый двор...
    А была мадам маман, мне шубы, деньги и икру, решила измениться, не базарить, воздух сострясать, а взяла и сделала. Вор и вам того желаю - займитесь делом господа.

    • Wfladimir

      Brd, Безполезняк. Делать надо, несомненно, но... Но надо готовиться к войне, хотя она уже идет, но скоро она перетечёт в новую - горячую фазу. Холодную мы уже проиграли.

      • IQ

        Wfladimir, за яхты усманова с абрамовичем, за дворцы медвепутов - уряяя..

    • madgen555

      Brd, А мне не надо начинать с себя, я уже начал. Я не кидаю бычки и мусор. Я чищу пляж своего города, близлежащие парки и рощи. Разрабатываю методы переработки мусора. Ищу деньги и привлекаю людей к деятельности.

      • Wfladimir

        madgen555, Но вы понимаете, что это мелочи хоть и важные. Вы разрабатываете проект новых городов. Вы видете будущее в более прогрессивном свете?

        • madgen555

          Wfladimir, Конечно вижу, иначе нет смысла в моей деятельности.

  20. Brd

    Дак не воюй! Суть то в том и ест, если все наконец то поймут, что бабло не мотиватор, и перестанут приказы выполнять, ни чо не будет.. а так такое ощущение что люди ваще не понимают что под дудку пляшут, это кстати сильнее всего меняя веселит :D

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.