グラフェンとは何ですか？

スーパーマテリアルとして宣伝されているマテリアルはほとんどないため、そのように認識されるには、かなり注目に値する機能が必要です。グラフェンは比較的最近発見された材料であり、その強度と軽さなど、多くの興味深い特徴があります。科学者や研究者は、グラフェンを製造するための新しい技術を調査し、その潜在的な用途を探求することに熱心に取り組んでいます。

グラフェンは、炭素の人工同素体または形態です。グラファイトのように六角形の構造になっていますが、1原子厚のシートなので非常に軽量です。技術的には、多層シートは約30層まではグラフェンと呼ばれ、その後はグラファイトと呼ばれます。

グラフェンが使用する六角形の構造では、4つの利用可能な電子のうち3つが、他の3つの炭素原子と強いシグマ結合を形成します。最終的に利用可能な電子は、グラフェンのシート全体を自由に移動できます。炭素原子あたりの自由電子により、グラフェンは導電性になり、研究により、銅よりも導電性が高くなる可能性があることが示されています。3つの強い結合により、グラフェンは非常に壊れにくくなるため、同等の厚さの鋼板を作成した場合、グラフェンは最強の鋼の100倍の強度になります。

光の2.3％しか吸収されず、グラフェンはほぼ透明に見えます。これは主に、グラフェンの厚さが1原子しかないためです。

グラフェンの強度、重量、透明度の組み合わせは、2010年に2人の先駆的な研究者が授与されたノーベル賞に示されました。1平方メートルのグラフェンシートをハンモックにすると、4kgの猫を支えることができます。ほぼ完全に透明で、0.77ミリグラムの猫のウィスカーの1つと同じくらいの重さです。

グラフェンの研究は、医学、電子工学、環境など、さまざまな研究分野で行われています。商用アプリケーションの主な制限要因の1つは、歴史的にコストでした。しかし、最初に作成されてから10年で、グラフェンの製造コストは大幅に低下し、商用アプリケーションが登場し始めています。

消費者がいつかグラフェンが違いを生むのを目にするであろう主要産業の1つは電池です。研究によると、グラフェンは、数時間ではなく数分で充電できる現在のリチウム電池よりも小型で軽量のパッケージに大量の電力を蓄えることができます。グラフェン電池も柔軟性があり、簡単に丸めたり、さまざまな形状に成形したりできます。