Kaj je Grafen?

Malo je materialov, ki se omenjajo kot supermateriali, da bi bili prepoznani kot takšni, potrebujete nekaj precej izjemnih lastnosti. Grafen je relativno nedavno odkrit material, ki ima številne zanimive lastnosti, na primer kako močan in lahek je. Znanstveniki in raziskovalci trdo delajo, raziskujejo nove tehnike za proizvodnjo grafena in raziskujejo njegove možne uporabe.

Grafen je umetni alotrop ali oblika ogljika. Sestavljen je iz šesterokotne strukture kot pri grafitu, vendar je plošča debela le en atom, zaradi česar je izjemno lahka. Tehnično se večplastne plošče še vedno imenujejo grafen do približno 30 plasti, nato pa se imenujejo grafit.

V heksagonalni strukturi, ki jo uporablja grafen, trije od štirih razpoložljivih elektronov tvorijo močne sigma vezi s tremi drugimi ogljikovimi atomi. Končni razpoložljivi elektron lahko prosto potuje po celotnem listu grafena. Prosti elektron na atom ogljika naredi grafen električno prevoden in raziskave so pokazale, da je lahko bolj prevoden kot baker. Zaradi treh močnih vezi je grafen tako težko razbiti, da bi bil, če bi naredili enako debelo jekleno pločevino, 100-krat močnejši od najmočnejšega jekla.

Absorbira se le 2,3 % optične svetlobe, zaradi česar je grafen videti skoraj prozoren, predvsem zato, ker je debel le en atom.

Kombinirana moč, teža in prosojnost grafena je bila ponazorjena z Nobelovo nagrado, ki sta jo dva pionirska raziskovalca prejela leta 2010. Plošča grafena enega kvadratnega metra, če bi bila oblikovana v visečo mrežo, bi lahko nosila 4 kg težko mačko, medtem ko je skoraj popolnoma prozoren in tehta le 0,77 miligrama toliko kot eden od mačjih brkov.

Raziskave grafena se izvajajo na številnih različnih študijskih področjih, kot so medicina, elektronika in okolje. Eden glavnih omejujočih dejavnikov za komercialne aplikacije so bili v preteklosti stroški. V desetletju, odkar je bil prvič ustvarjen, pa so se stroški izdelave grafena znatno zmanjšali, kar pomeni, da se začenjajo pojavljati komercialne aplikacije.

Ena od ključnih industrij, kjer bodo potrošniki nekega dne videli, da bo grafen naredil razliko, bodo baterije. Raziskave so pokazale, da bo grafen lahko shranil velike količine energije v manjših in lažjih paketih kot trenutne litijeve baterije, ki se lahko polnijo v nekaj minutah in ne v urah. Grafenske baterije bodo verjetno tudi fleksibilne, kar jim bo omogočilo enostavno valjanje ali oblikovanje v različne oblike.