Hvað er grafín?

Það eru fá efni sem eru talin ofurefni, til að vera viðurkennd sem slík þarftu nokkra ansi merkilega eiginleika. Grafen er tiltölulega nýlega uppgötvað efni sem hefur fjölda áhugaverðra eiginleika eins og hversu sterkt og létt það er. Vísindamenn og vísindamenn vinna hörðum höndum að því að rannsaka nýja tækni til að framleiða grafen og kanna hugsanlega notkun þess.

Grafen er manngerð allotrope, eða form, kolefnis. Það samanstendur af sexhyrndum byggingu eins og í grafít, en það er lak sem er aðeins eitt atóm þykkt sem gerir það mjög létt. Tæknilega eru fjöllaga blöð enn kölluð grafen þar til um 30 lög eru eftir sem það er síðan kallað grafít.

Í sexhyrndu uppbyggingunni sem grafen notar, mynda þrjár af fjórum tiltækum rafeindum þess sterk sigma-tengi við þrjú önnur kolefnisatóm. Endanleg rafeind sem er tiltæk er frjáls til að ferðast yfir allt grafenblaðið. Frjáls rafeind á hvert kolefnisatóm gerir grafen rafleiðandi og rannsóknir hafa sýnt að það getur verið leiðandi en kopar. Þriggja sterku tengslin gera grafen svo erfitt að brjóta að ef þú býrð til jafnþykka stálplötu væri grafenið 100 sinnum sterkara en sterkasta stálið.

Aðeins 2,3% af sjónljósi frásogast, sem gerir grafen næstum gegnsætt, þetta er fyrst og fremst vegna þess að það er aðeins eitt atóm þykkt.

Sameinaður styrkur, þyngd og gagnsæi grafensins kom fram í Nóbelsverðlaununum sem brautryðjandi vísindamennirnir tveir voru veittir árið 2010. Eins fermetra lak af grafeni, ef það yrði gert í hengirúm, myndi geta borið 4 kg kött, á sama tíma og hann er næstum alveg gegnsær og vegur aðeins eins mikið og eitt af hárhöndum kattarins á 0,77 milligrömm.

Rannsóknir á grafeni eru gerðar á mörgum mismunandi fræðasviðum eins og læknisfræði, rafeindatækni og umhverfismálum. Einn helsti takmarkandi þátturinn fyrir viðskiptalega notkun hefur í gegnum tíðina verið kostnaðurinn. Á áratugnum frá því það var fyrst búið til hefur kostnaður við að búa til grafen hins vegar lækkað verulega, sem þýðir að viðskiptaleg forrit eru farin að birtast.

Ein af lykilatvinnugreinunum þar sem neytendur munu einn daginn sjá grafen skipta máli verða rafhlöður. Rannsóknir hafa sýnt að grafen mun geta geymt mikið magn af orku í smærri og léttari umbúðum en núverandi litíum rafhlöður sem gætu hleðst á nokkrum mínútum frekar en klukkustundum. Grafen rafhlöður munu líklega einnig vera sveigjanlegar, sem gerir þeim kleift að rúlla þeim auðveldlega eða móta í mismunandi form.