Was ist Graphen?

Es gibt nur wenige Materialien, die als Supermaterialien angepriesen werden. Um als solche erkannt zu werden, braucht es einige bemerkenswerte Eigenschaften. Graphen ist ein relativ kürzlich entdecktes Material, das eine Reihe interessanter Eigenschaften aufweist, wie z. B. wie stark und leicht es ist. Wissenschaftler und Forscher arbeiten hart daran, neue Techniken zur Herstellung von Graphen zu untersuchen und mögliche Verwendungen dafür zu erkunden.

Graphen ist ein künstliches Allotrop oder eine Form von Kohlenstoff. Es besteht aus einer sechseckigen Struktur wie bei Graphit, ist aber nur ein Atom dick, was es extrem leicht macht. Technisch werden mehrschichtige Schichten bis etwa 30 Schichten noch Graphen genannt, danach heißt es Graphit.

In der hexagonalen Struktur, die Graphen verwendet, bilden drei seiner vier verfügbaren Elektronen starke Sigma-Bindungen mit drei anderen Kohlenstoffatomen. Das letzte verfügbare Elektron kann sich frei über die gesamte Graphenschicht bewegen. Das freie Elektron pro Kohlenstoffatom macht Graphen elektrisch leitfähig, und die Forschung hat gezeigt, dass es leitfähiger sein kann als Kupfer. Die drei starken Bindungen machen Graphen so schwer zu brechen, dass das Graphen, wenn Sie ein ähnlich dickes Stahlblech herstellen würden, 100-mal stärker wäre als der stärkste Stahl.

Nur 2,3 % des optischen Lichts werden absorbiert, wodurch Graphen nahezu transparent erscheint, was vor allem daran liegt, dass es nur ein einziges Atom dick ist.

Die kombinierte Stärke, das Gewicht und die Transparenz von Graphen wurde im Nobelpreis veranschaulicht, der den beiden Pionierforschern 2010 verliehen wurde. während es fast vollständig transparent ist und mit 0,77 Milligramm nur so viel wiegt wie einer der Schnurrhaare der Katze.

Die Forschung zu Graphen wird in vielen verschiedenen Studienbereichen wie Medizin, Elektronik und Umwelt durchgeführt. Einer der wichtigsten einschränkenden Faktoren für kommerzielle Anwendungen waren in der Vergangenheit die Kosten. In den zehn Jahren seit seiner ersten Entwicklung sind die Kosten für die Herstellung von Graphen jedoch erheblich gesunken, was bedeutet, dass kommerzielle Anwendungen auf den Markt kommen.

Eine der Schlüsselindustrien, in der die Verbraucher eines Tages sehen werden, dass Graphen einen Unterschied macht, werden Batterien sein. Untersuchungen haben gezeigt, dass Graphen große Energiemengen in kleineren und leichteren Paketen speichern kann als aktuelle Lithiumbatterien, die möglicherweise in wenigen Minuten statt in Stunden aufgeladen werden können. Graphenbatterien werden wahrscheinlich auch flexibel sein, sodass sie leicht gerollt oder in verschiedene Formen gebracht werden können.