2015年9月,世界领导人聚集在历史悠久的联合国首脑会议,以采取可持续发展目标(SDGS)。这些是17个雄心勃勃的目标和指标,帮助指导和协调政府和国际组织来缓解全球问题。例如,SDG 3.是“确保健康的生命,促进所有年龄段的所有人。”其他包括进入清洁水,减少气候变化的影响,以及价格实惠的医疗保健。

如果你认为这些目标可能很难见面,你是对的。报告显示,其中有17个类别中缺乏进度,意味着他们可能无法通过2030年的目标日期达到。但是,与社会和政治竞技场的进步配对,科学和技术的进展也可能是进步的关键速度。

只是一个例子?石墨烯是一种未来派材料,具有越来越多的潜在应用。

石墨烯由紧密编织的碳原子组成,该碳原子仅设置成一个原子厚。这使它成为有史以来最薄的物质,但它比钢更强,柔性,可伸缩,自愈,透明,导电性比铜更强,甚至超导。一种平方米的石墨烯体积仅为0.0077克,可以支持四公斤。这是一个真正显着的材料 - 但这不是科学和科技怪人的新闻。

头条新闻吹捧石墨烯作为下一十年的常规事件,从承诺到实用性的旅行感觉有点冗长。但那不是出乎意料的;它可以慢慢来新材料将主流。同时,研究石墨烯的岁月已经产生了长期以来的理由。

自2004年首次孤立以来曼彻斯特大学- 导致2010年诺贝尔奖的作品 - 世界各地的研究人员一直在开发自然的使用方式,重要的是制造石墨烯。实际上,遏制广泛采用的主要因素之一是如何在便宜的规模上生产石墨烯,将其限制在实验室和少数商业应用中。幸运的是,批量生产已经进展。

例如,去年,来自堪萨斯州立大学的团队利用爆炸合成大量石墨烯。他们的方法很简单:用乙炔或乙烯气体和氧气填充一个腔室。用一个汽车火花塞制造一个封闭爆炸。收集之后形成的石墨烯。乙炔和乙烯是由碳和氢组成的,当氢在爆炸中被消耗时,碳自由地与自身结合,形成石墨烯。这个方法很有效,因为它只需要一个火花。

正如有些人声称,这项技术是否会迎来石墨烯革命,仍有待观察。更肯定的是,当说革命到达时,不会缺乏问题。这是一下今天的研究方向的方式表明石墨烯可能有助于联合国符合其雄心勃勃的发展目标。

干净的水

SDG 6.是“为所有人确保可用性和可持续的水和卫生设施。”截至目前,联合国估计“水资源稀缺影响全球人口的40%以上,并预计将上升。”

基于石墨烯的过滤器很好地是解决方案。来自曼彻斯特大学的Jiro Abraham帮助开发可伸缩的石墨烯氧化物筛过滤海水。他声称“发育膜不仅适用于脱盐,而且孔径的原子测量可调性也打开了制造膜的新机会,以便根据其尺寸过滤离子的按需过滤。”

此外,研究人员来自蒙纳士大学和肯塔基大学开发了石墨烯过滤器,可以过滤出大于一个纳米的任何东西。他们说他们的过滤器“可用于从一系列液体过滤化学品,病毒或细菌。它可用于净化水,乳制品或葡萄酒,或制药。“

碳排放量

SDG 13.侧重于采取“迫切行动,打击气候变化及其影响。”

当然,气候变化背后的主要罪魁祸首之一是过量的二氧化碳被排放到大气中。已经开发了石墨烯膜,可以捕获这些排放。

南卡罗来纳大学和韩国大学的研究人员独立开发了基于石墨烯的过滤器,可用于分离工业,商业和住宅排放的不需要的气体。密苏里大学的亨利Foley声称这些发现是“一个圣杯的东西。”

有了这些,世界可能能够阻止在大气中的二氧化碳的崛起,特别是现在我们已经越过了重要性400个百万次阈值

卫生保健

世界上许多人都无法获得足够的医疗保健,但石墨烯也可能在这方面产生影响。

首先,石墨烯的高机械强度使其成为更换骨骼的身体部位的完美材料,并且由于其电导率,它可以取代需要电流的身体部位,例如器官和神经。事实上,密歇根技术大学的研究人员正在努力使用3D打印机打印基于石墨烯的神经,和这支球队正在开发使用石墨烯进行电力的生物相容性材料。

石墨烯还可用于制造生物医学传感器,用于检测疾病,病毒和其他毒素。因为曝光的每个石墨烯原子,因为它只是一个厚,传感器可以更敏感。例如,石墨烯氧化物传感器可以检测毒素水平比今天的传感器少10倍。这些传感器可以放在皮肤上或下方,并提供具有大量信息的医生和研究人员。

中国科学家甚至创造了一种可以检测单一癌细胞的传感器。更多,曼彻斯特大学的科学家报告石墨烯氧化物可以捕猎并中和癌干细胞。

基础设施

SDG 9.是“建立弹性基础设施,促进包容性和可持续的工业化和促进创新”。石墨烯增强复合材料和其他建筑材料可以让我们更接近满足这一目标。

最近的研究表明添加了更多的石墨烯,复合材料变得越好。这意味着石墨烯可以加入到像混凝土,铝等的建筑材料中,这将允许更强和更轻的材料。

由于添加石墨烯,树脂也变得更好。石墨烯旗舰,欧盟的十亿欧元项目进一步石墨烯研究,及其合作伙伴Avanzare建议“石墨烯增强了树脂的功能,将石墨烯的电导率和机械强度与优异的耐腐蚀性相结合。”有些用途是制作管道和储罐耐腐蚀,并制造更强的粘合剂。

活力

SDG 7.是为了“确保所有人的可负担得起,可靠,可持续和现代能源。”由于其重量轻,导电性和拉伸强度,石墨烯可以使能量更便宜,更有效。

例如,石墨烯复合材料可用于产生更通用的太阳能电池板。MIT研究人员说,“使用石墨烯的能力......可以真正灵活,低成本,透明的太阳能电池,几乎可以将任何表面变为电力源。”

由于石墨烯复合材料,我们还将能够构建更大和更轻的风力涡轮机。

此外,石墨烯已经用于增强传统的锂离子电池,这些电池是常见于消费电子产品中的电池。还正在研究高能量存储和超级电容器的石墨烯气凝胶。所有这些都是至关重要的可再生能源的大规模存储。

在未来十年中,石墨烯可能会在现实世界中找到越来越多的用途,不仅有助于联合国和会员国符合SDG,而且从触摸屏到MRI机器以及从晶体管到未知用途,以提升到MRI机器的所有内容。

正在发布新的研究,并定期提交新的专利,因此请留意这种惊人的材料。

图像信用:Angel Soler Gollonet./shutterstock.com.