Hvad er grafen?

Der er få materialer, der udråbes som supermaterialer, for at blive anerkendt som sådan har du brug for nogle ret bemærkelsesværdige funktioner. Grafen er et relativt nyligt opdaget materiale, der har en række interessante egenskaber som hvor stærkt og let det er. Forskere og forskere arbejder hårdt på at undersøge nye teknikker til at producere grafen og udforske potentielle anvendelser for det.

Grafen er en menneskeskabt allotrop eller form af kulstof. Det består af en sekskantet struktur som i grafit, men det er et ark kun et atom tykt, hvilket gør det ekstremt let. Teknisk set kaldes flerlagsark stadig grafen indtil omkring 30 lag, hvorefter det så kaldes grafit.

I den sekskantede struktur, som grafen bruger, danner tre af dets fire tilgængelige elektroner stærke sigma-bindinger med tre andre kulstofatomer. Den endelige tilgængelige elektron kan frit bevæge sig over hele arket af grafen. Den frie elektron pr. kulstofatom gør grafen elektrisk ledende, og forskning har vist, at det kan være mere ledende end kobber. De tre stærke bindinger gør grafen så svær at bryde, at hvis man lavede en tilsvarende tyk stålplade, ville grafenen være 100 gange stærkere end det stærkeste stål.

Kun 2,3% af det optiske lys absorberes, hvilket får grafen til at virke næsten gennemsigtig, hvilket primært skyldes, at det kun er et enkelt atom tykt.

Den kombinerede styrke, vægt og gennemsigtighed af grafen blev illustreret i Nobelprisen, som de to banebrydende forskere blev tildelt i 2010. En 1 kvadratmeter plade af grafen, hvis det forarbejdes til en hængekøje, ville være i stand til at understøtte en kat på 4 kg, mens den er næsten helt gennemsigtig og kun vejer så meget som et af kattens knurhår på 0,77 milligram.

Forskning i grafen udføres i mange forskellige studieretninger såsom medicin, elektronik og miljø. En af de vigtigste begrænsende faktorer for kommercielle applikationer har historisk set været omkostningerne. I årti, siden det først blev oprettet, er omkostningerne ved fremstilling af grafen dog faldet betydeligt, hvilket betyder, at kommercielle applikationer begynder at dukke op.

En af de nøgleindustrier, hvor forbrugerne en dag vil se grafen gøre en forskel, vil være batterier. Forskning har vist, at grafen vil være i stand til at lagre store mængder strøm i mindre og lettere pakker end nuværende lithium-batterier, der måske kan oplades på få minutter frem for timer. Grafenbatterier vil sandsynligvis også være fleksible, så de nemt kan rulles eller formes til forskellige former.