Co to jest grafen?

Niewiele jest materiałów, które są reklamowane jako super-materiały, aby je rozpoznać, potrzebujesz dość niezwykłych funkcji. Grafen to stosunkowo niedawno odkryty materiał, który ma wiele interesujących cech, takich jak jego wytrzymałość i lekkość. Naukowcy i badacze ciężko pracują, badając nowe techniki produkcji grafenu i badając jego potencjalne zastosowania.

Grafen jest sztucznym alotropem lub formą węgla. Składa się z heksagonalnej struktury jak grafit, ale jest to arkusz o grubości zaledwie jednego atomu, co czyni go niezwykle lekkim. Technicznie wielowarstwowe arkusze są nadal nazywane grafenem do około 30 warstw, po czym nazywane są grafitem.

W heksagonalnej strukturze, której używa grafen, trzy z czterech dostępnych elektronów tworzą silne wiązania sigma z trzema innymi atomami węgla. Końcowy dostępny elektron może swobodnie podróżować po całej warstwie grafenu. Wolny elektron na atom węgla sprawia, że ​​grafen przewodzi elektryczność, a badania wykazały, że może on przewodzić więcej niż miedź. Potrójne wiązania sprawiają, że grafen jest tak trudny do złamania, że ​​jeśli zrobisz arkusz stali o takiej samej grubości, grafen byłby 100 razy mocniejszy niż najmocniejsza stal.

Pochłaniane jest tylko 2,3% światła optycznego, co sprawia, że ​​grafen wydaje się prawie przezroczysty, głównie dlatego, że ma grubość tylko jednego atomu.

Łączna wytrzymałość, waga i przezroczystość grafenu została zilustrowana nagrodą Nobla przyznaną dwóm pionierskim badaczom w 2010 roku. Arkusz grafenu o powierzchni jednego metra kwadratowego, uformowany w hamak, byłby w stanie utrzymać kota o wadze 4 kg. będąc prawie całkowicie przezroczystym i ważącym tylko tyle, co jeden z wąsów kota przy 0,77 miligrama.

Badania nad grafenem prowadzone są w wielu różnych dziedzinach nauki, takich jak medycyna, elektronika i ochrona środowiska. Jednym z głównych czynników ograniczających w zastosowaniach komercyjnych był historycznie koszt. Jednak w ciągu dekady, odkąd powstał, koszt produkcji grafenu znacznie spadł, co oznacza, że ​​zaczynają pojawiać się aplikacje komercyjne.

Jedną z kluczowych branż, w której konsumenci pewnego dnia zobaczą, że grafen może zmienić świat, będą baterie. Badania wykazały, że grafen będzie w stanie przechowywać duże ilości energii w mniejszych i lżejszych opakowaniach niż obecne baterie litowe, których ładowanie może zająć kilka minut, a nie godzin. Baterie grafenowe będą prawdopodobnie również elastyczne, co umożliwi ich łatwe zwijanie lub formowanie w różne kształty.