Графен, который уже успели назвать материалом будущего и одним из самых перспективных на планете, может оказаться небезопасным в использовании. Исследователи из американского Калифорнийского университета установили, что материал, использование которого обещало революцию во многих областях современных технологий, может представлять серьезную опасность для окружающей среды и здоровья людей. Сотрудники Калифорнийского университета, расположенного в Риверсайде, пришли к выводу о том, что графен в определенных условиях может быть очень токсичен. При этом никто не умаляет уникальных свойств данного материала, именно по этой причине его губительное влияние на экологию и человека еще предстоит досконально изучить перед его промышленным использованием.
Графен — это очень молодой материал. Впервые он был получен лишь в 2004 году, учитывая это, он еще недостаточно изучен, и поэтому привлекает к себе повышенный интерес и внимание ученых. Первыми в мире графен смогли получить выходцы из России Константин Новоселов и Андрей Гейм, которые работали в Манчестерском университете в Великобритании. В 2010 году за свой вклад в изучение графена — «материи будущего» — они были удостоены Нобелевской премии по физике.
Графен является материалом с уникальным набором свойств, именно с ним сегодня во многом связывают будущее всей наше электронной индустрии. Данный материал обладает высокой электропроводимостью, он гибок и прочнее стали, при всем этом он состоит лишь из одного слоя атомов углерода. Свойства графена привели к тому, что его постепенно стали воспринимать как необходимую основу для большого количества «прорывных» изобретений на современном этапе развития человечества.
Графен — это очень универсальный материал. Из него можно производить экраны для разнообразных мобильных устройств, вырабатывать электричество и даже наделить человека «зрением Хищника».
Несмотря на это, до недавнего времени ученые не проводили специальных исследований, направленных на изучение экологических последствий применения графена. Первыми стали специалисты из Калифорнийского университета, которые и пришли к выводу о том, что графен может представлять опасность для экологии. Они установили, что при попадании графена в грунтовые воды его гексагональная структура начинает рушиться, микрочастицы достаточно быстро утрачивают свою стабильность, разрушаются и не могут принести природе значительно вреда. Однако при попадании графена в поверхностные воды все гораздо сложнее. Наночастицы, попадая в поверхностные воды, остаются стабильными и способны двигаться дальше, они не оседают, сохраняя свою мобильность в ручьях, озерах и реках, где они в состоянии нанести вред экологической системе.
В поверхностных водах гораздо больше органики и ниже уровень жесткости, чем в грунтовых водах, поэтому в поверхностных водах графен сохраняет свою стабильность. Графеновое загрязнение рек может представлять большую опасность. Молекулярная структура данного вещества такова, что острые выступы наночастиц графена в состоянии разрывать мембраны клеток живых организмов. Именно этим и обуславливается токсичность графена. Прежде чем запускать данный наноматериал в производство необходимо максимально тщательно изучить все его свойства и особенности.
Лаборатория колледжа инженерии Боурнса (работает при Калифорнийском университете) — это одно из немногих мест, где ученые заняты изучением воздействия графена на экологию. В данной лаборатории, как уже писалось выше, ведутся работы по изучению того, как наночастицы оксида графена ведут себя в воде и каким образом они могут влиять на различные обитающие в воде живые организмы. Данные исследования являются не единственными. Ранее статья на эту тему публиковалась в журнале Environmental Engineering Science. В данной статьей указывалось на то, что графен потенциально может быть токсичен для человека.
Константин Новоселов и Андрей Гейм
Несмотря на все это, данные открытия вряд ли смогут остановить человечество от масштабного использования графена. Данный материал обладает таким набором уникальных характеристик, что заменить его в производстве попросту нечем. Ни один из существующих сегодня сплавов не может похвастаться такой выдающейся прочностью, теплопроводностью и максимальными из всех известных науке материалов электропроводящими характеристиками. Стоит отметить, что подвижность электронов в графеновых структурах почти в 100 раз превышает показатели кремния, на котором в данный момент держится вся электроника на Земле.
По своим физическим свойствам данный материал надежнее стали. А гаджеты, которые могут быть созданы на его основе, будут гораздо более устойчивы к повреждениям, чем те, которыми мы сегодня пользуемся. Однако и это еще не всё: графен может привести человечество к революции в компьютерной индустрии, в 100 раз ускорить скорость доступа к сети Интернет, на несколько порядков повысить мощность различных процессоров. Он в состоянии найти применение в сотне областей современной жизни — в медицине, производстве электричества, укреплении старых зданий.
Область применения данного материала растет по мере того, как различные группы ученых проводят свои исследования и изучают графен, а также область применения данного сверхпрочного материала, который состоит из тонкой углеродной пленки толщиной всего в 1 атом. Компьютерные чипы, транзисторы на его основе, аккумуляторные батареи, приборы, предназначенные для определения последовательности ДНК — это лишь малый перечень того, где можно использовать графен. Недавно ученые открыли, что данный материал можно использовать как очень эффективное антикоррозионное покрытие. Углеродное покрытие из графена является на сегодняшний день самым тонким защитным покрытием.
Ученые из Университета Вандербилта выполнили процедуру осаждения пленки из графена на поверхности никеля и меди. После выполнения данной процедуры материалы были подвергнуты активному воздействию коррозионных веществ. Последующий анализ продемонстрировал ученым, что медь, которая была защищена с помощью пленки графена, разрушалась от коррозии в 7 раз медленнее, чем обыкновенная незащищенная медь, а никель и вовсе разъедался сразу в 20 раз медленнее. Даже в том случае, когда специальная графеновая пленка была нанесена на поверхность материала, а не выращивалась прямо на его поверхности, уровень антикоррозийной защиты по-прежнему оставался очень высоким. На уровне покрытий, выполненных из органических материалов, которые в десятки раз превышали слой графена по толщине.
Конечно, в подавляющем большинстве случаев толщина антикоррозионного покрытия не играет столь большой роли. Особенно хорошо это проявляется на примере нефтедобывающих платформ, морских судов и других крупных металлоконструкций, которые можно просто покрыть густым слоем специальной краски. Однако графен может оказаться незаменимым в тех ситуациях, когда от агрессивных факторов внешней среды надо будет защитить крошечные механизмы и микроскопические узлы современных электромеханических устройств.
Источники информации:
http://hitech.vesti.ru/news/view/id/4611
http://hi-news.ru/technology/grafen-nebezopasen-dlya-okruzhayushhej-sredy.html
http://technosci.net/news/2012-03-03-3815
http://www.eurosmi.ru/922uchenye_material_buduschego_grafen_mojet_byt_opasen_dlya_cheloveka.html
