Hva er grafen?

Det er få materialer som er utpekt som supermaterialer, for å bli anerkjent som sådan trenger du noen ganske bemerkelsesverdige funksjoner. Grafen er et relativt nylig oppdaget materiale som har en rekke interessante funksjoner som hvor sterkt og lett det er. Forskere og forskere jobber hardt med å undersøke nye teknikker for å produsere grafen og utforske potensielle bruksområder for det.

Grafen er en menneskeskapt allotrop, eller form, av karbon. Den består av en sekskantet struktur som i grafitt, men det er et ark bare ett atom tykt, noe som gjør det ekstremt lett. Teknisk sett kalles flerlagsark fortsatt grafen til rundt 30 lag, hvoretter det kalles grafitt.

I den sekskantede strukturen som grafen bruker, danner tre av de fire tilgjengelige elektronene sterke sigmabindinger med tre andre karbonatomer. Det endelige tilgjengelige elektronet kan fritt bevege seg over hele arket med grafen. Det frie elektronet per karbonatom gjør grafen elektrisk ledende, og forskning har vist at det kan være mer ledende enn kobber. De tre sterke bindingene gjør grafen så vanskelig å bryte at hvis du laget en tilsvarende tykk stålplate, ville grafenet vært 100 ganger sterkere enn det sterkeste stålet.

Bare 2,3 % av optisk lys absorberes, noe som får grafen til å virke nesten gjennomsiktig, dette skyldes først og fremst at det bare er et enkelt atom tykt.

Den kombinerte styrken, vekten og gjennomsiktigheten til grafen ble illustrert i Nobelprisen som de to banebrytende forskerne ble tildelt i 2010. Et ark på 1 kvadratmeter med grafen, hvis det ble formet til en hengekøye, ville kunne bære en 4 kg katt, mens den er nesten helt gjennomsiktig og veier bare så mye som en av kattens værhår på 0,77 milligram.

Forskning på grafen utføres i mange forskjellige studieretninger som medisin, elektronikk og miljø. En av de viktigste begrensende faktorene for kommersielle applikasjoner har historisk vært kostnadene. I tiåret siden det først ble opprettet, har imidlertid kostnadene for å lage grafen falt betydelig, noe som betyr at kommersielle applikasjoner begynner å dukke opp.

En av nøkkelnæringene der forbrukere en dag vil se grafen gjøre en forskjell, vil være batterier. Forskning har vist at grafen vil kunne lagre store mengder strøm i mindre og lettere pakker enn dagens litiumbatterier som kanskje kan lades på noen få minutter i stedet for timer. Grafenbatterier vil sannsynligvis også være fleksible, slik at de lett kan rulles eller formes til forskjellige former.