Co je to grafen?

Existuje jen málo materiálů, které jsou nabízeny jako super-materiály, a aby byly jako takové uznány, potřebujete některé docela pozoruhodné vlastnosti. Grafen je relativně nedávno objevený materiál, který má řadu zajímavých vlastností, například jak je pevný a lehký. Vědci a výzkumníci tvrdě pracují, zkoumají nové techniky výroby grafenu a zkoumají jeho potenciální využití.

Grafen je uměle vytvořený alotrop neboli forma uhlíku. Skládá se z hexagonální struktury jako u grafitu, ale je to plát silný pouze jeden atom, díky čemuž je extrémně lehký. Technicky se vícevrstvé desky stále nazývají grafen až do 30 vrstev, poté se nazývají grafit.

V hexagonální struktuře, kterou grafen používá, tvoří tři ze čtyř dostupných elektronů silné sigma vazby se třemi dalšími atomy uhlíku. Konečný dostupný elektron může volně cestovat po celém listu grafenu. Volný elektron na atom uhlíku činí grafen elektricky vodivým a výzkum ukázal, že může být vodivější než měď. Díky třípevným vazbám je grafen tak obtížně rozbitný, že pokud byste vyrobili ekvivalentně silný plech, grafen by byl 100krát pevnější než nejpevnější ocel.

Pouze 2,3 % optického světla je absorbováno, díky čemuž se grafen jeví téměř průhledný, což je způsobeno především tím, že má tloušťku pouze jednoho atomu.

Kombinovaná síla, hmotnost a průhlednost grafenu byla ilustrována v Nobelově ceně, kterou tito dva průkopníci získali v roce 2010. Plocha grafenu o velikosti jednoho čtverečního metru, pokud by byla zformována do houpací sítě, by byla schopna unést 4 kg vážící kočku. přičemž je téměř úplně průhledný a váží pouze jeden z kočičích vousů na 0,77 miligramu.

Výzkum grafenu se provádí v mnoha různých oborech, jako je medicína, elektronika a životní prostředí. Jedním z hlavních omezujících faktorů komerčních aplikací byla historicky cena. Za deset let od jeho prvního vytvoření však náklady na výrobu grafenu výrazně klesly, což znamená, že se začínají objevovat komerční aplikace.

Jedním z klíčových odvětví, kde spotřebitelé jednoho dne uvidí, že grafen dělá rozdíl, budou baterie. Výzkum ukázal, že grafen bude schopen uchovat velké množství energie v menších a lehčích obalech než současné lithiové baterie, které se mohou nabíjet za několik minut, nikoli za hodiny. Grafenové baterie budou pravděpodobně také flexibilní, což umožní jejich snadné srolování nebo tvarování do různých tvarů.