Общий тренд в мире к отказу от сжигания ископаемого топлива ставит задачу поиска альтернативных технологий электрогенерации, а опыт эксплуатации ветряков свидетельствует о том, что бестопливное оборудование для электрогенерации не должно иметь механических вращающихся деталей, что резко увеличит надёжность работы оборудования. Несомненно, одно из направлений развития альтернативных способов получения энергии будет связано с изучением свойств наноматериалов и созданием наногенераторов.
Анализ опубликованных материалов учёных различных стран показывает, что в настоящее время наиболее перспективным наноматериалом с многофункциональным прикладным применением можно назвать графен, являющийся аллотропом углерода в виде плоскости атомов, связанных sp2, с длиной молекулярной связи 0,142 нанометра. Слои графена, уложенные друг на друга, образуют графит с межплоскостным расстоянием 0,335 нанометра, удерживаемые от распада силами ван-дер-Ваальса. Графен - самое тонкое и самое легкое (1 м2 графена весит около 0,77 миллиграмма), известное человеку соединение толщиной в один атом.
Наряду с этим графен очень прочен (в 100-300 раз прочнее стали с пределом прочности при растяжении 130 ГПа и модулем Юнга 1 ТПа, лучший проводник тепла при комнатной температуре (от (4,84±0,44) × 10^3 до (5,30±0,48) × 10^3 Вт/м·К), а также лучший известный проводник электричества (согласно измерениям группы физиков из России, Нидерландов и США под руководством Андрея Гейма показали подвижность электронов 20 м²/В*с). В течении очень короткого срока изучения графена понимание о возможностях его применения углубилось и были достигнуты убедительные успехи, особенно в высокочастотной электронике, био-, химических и магнитных датчиках, фотоприемниках со сверхширокополосной передачей, а также в накоплении и генерации энергии.
Одним их «узких» мест в технологических исследованиях и прикладном применении графена – это получение большой площади материала.
Первый метод получения графена был технологически сложным и дорогим. Он заключался в химическом осаждении из паровой фазы (CVD, chemical vapor deposition) и в использовании токсичных химикатов для выращивания графена в виде монослоя путем воздействия карбида платины, никеля или титана на этилен или бензол при высоких температурах. Альтернативы использованию кристаллической эпитаксии (наращение кристаллического слоя на кристалл, именуемый, как подложка), на чем-либо, кроме металлической подложки, не существовало. Эти технологические проблемы на первых порах сделали графен недоступным для научных разработок и прикладного использования.
Исследования, проведенные в 2012 году, показали, что, анализируя энергию адгезии графена к поверхности раздела, можно эффективно отделить графен от металлической пластины, на которой он выращен. Кроме того, качество графена, который был выделен с помощью этого метода, было достаточно высоким для создания молекулярных электронных устройств. За последние 10 лет исследования в области выращивания CVD-графена достигли значительных результатов, что сделало качество графена пригодным для внедрения технологий с его использованием.
Достижения исследователей в области технологии выращивания графена на больших площадях позволило компании Neutrino Energy Group реализовать проект по созданию преобразователей-резонаторов Neutrino Power Cubes, которые преобразовывают энергию частиц волн материи Луи де Бройля в электроэнергию. Промышленный выпуск на нескольких заводах в мире, по словам президента компании Holger Thorsten Schubart, начнётся в 2024. Таким образом, 2024 год можно назвать годом рождения графеновой энергогенерации.
