Vad är grafen?

Det finns få material som utses som supermaterial, för att bli erkänd som sådana behöver du några ganska anmärkningsvärda egenskaper. Grafen är ett relativt nyligen upptäckt material som har ett antal intressanta egenskaper som hur starkt och lätt det är. Forskare och forskare arbetar hårt med att undersöka nya tekniker för att producera grafen och utforska potentiella användningsområden för det.

Grafen är en konstgjord allotrop eller form av kol. Den består av en hexagonal struktur som i grafit, men det är ett ark som bara är en atom tjockt vilket gör det extremt lätt. Tekniskt sett kallas flerskiktsark fortfarande grafen fram till cirka 30 lager, varefter det kallas grafit.

I den hexagonala struktur som grafen använder, bildar tre av dess fyra tillgängliga elektroner starka sigmabindningar med tre andra kolatomer. Den sista tillgängliga elektronen är fri att färdas över hela arket av grafen. Den fria elektronen per kolatom gör grafen elektriskt ledande, och forskning har visat att det kan vara mer ledande än koppar. De tre starka bindningarna gör grafen så svår att bryta att om man gjorde en lika tjock stålplåt skulle grafenen vara 100 gånger starkare än det starkaste stålet.

Endast 2,3 % av det optiska ljuset absorberas, vilket gör att grafen verkar nästan transparent, detta beror främst på att det bara är en enda atom tjockt.

Den kombinerade styrkan, vikten och transparensen av grafen illustrerades i Nobelpriset som de två banbrytande forskarna tilldelades 2010. Ett ark på en kvadratmeter grafen, om det formas till en hängmatta, skulle kunna försörja en 4 kg katt, samtidigt som den är nästan helt genomskinlig och bara väger så mycket som en av kattens morrhår på 0,77 milligram.

Forskning om grafen bedrivs inom många olika studieområden som medicin, elektronik och miljö. En av de främsta begränsande faktorerna för kommersiella tillämpningar har historiskt sett varit kostnaden. Under decenniet sedan det först skapades har dock kostnaden för att tillverka grafen sjunkit avsevärt, vilket betyder att kommersiella tillämpningar börjar dyka upp.

En av nyckelbranscherna där konsumenter en dag kommer att se grafen göra skillnad kommer att vara batterier. Forskning har visat att grafen kommer att kunna lagra stora mängder ström i mindre och lättare förpackningar än nuvarande litiumbatterier som kanske kan laddas på några minuter snarare än timmar. Grafenbatterier kommer sannolikt också att vara flexibla, vilket gör att de enkelt kan rullas eller formas till olika former.