Що таке графен?

Є кілька матеріалів, які рекламуються як суперматеріали, щоб бути визнаними такими, потрібні деякі досить чудові властивості. Графен є відносно недавно відкритим матеріалом, який має ряд цікавих особливостей, наприклад, наскільки він міцний і легкий. Вчені та дослідники наполегливо працюють, досліджуючи нові методи виробництва графену та досліджуючи потенційні можливості його використання.

Графен - це штучний алотроп або форма вуглецю. Він складається з шестикутної структури, як у графіту, але це лист товщиною всього один атом, що робить його надзвичайно легким. Технічно багатошарові листи все ще називають графеном до близько 30 шарів, після чого їх називають графітом.

У гексагональній структурі, яку використовує графен, три з чотирьох доступних електронів утворюють міцні сигма-зв’язки з трьома іншими атомами вуглецю. Останній доступний електрон може вільно подорожувати по всьому аркушу графену. Вільний електрон на атом вуглецю робить графен електропровідним, і дослідження показали, що він може бути більш провідним, ніж мідь. Завдяки трьома міцним зв’язкам графен настільки важко розірвати, що, якби ви зробили еквівалентно товстий лист сталі, графен був би в 100 разів міцнішим за найміцнішу сталь.

Лише 2,3% оптичного світла поглинається, завдяки чому графен виглядає майже прозорим, насамперед через його товщину лише в один атом.

Сукупна міцність, вага та прозорість графену була проілюстрована в Нобелівській премії, яку два першовідкривачі дослідники були нагороджені в 2010 році. Лист графену в один квадратний метр, якщо його перетворити в гамак, міг би витримати 4 кг кота, при цьому він майже повністю прозорий і важить лише один із котячих вусів – 0,77 міліграма.

Дослідження графену проводяться в багатьох різних областях, таких як медицина, електроніка та навколишнє середовище. Одним з основних факторів, що обмежують комерційне застосування, історично була вартість. Однак за десять років після його створення вартість виготовлення графену значно впала, а це означає, що починають з’являтися комерційні застосування.

Однією з ключових галузей, де споживачі одного разу побачать, як графен змінює значення, — це батареї. Дослідження показали, що графен зможе зберігати велику кількість енергії в менших і легших корпусах, ніж поточні літієві батареї, які можуть заряджатися за кілька хвилин, а не за години. Графенові батареї, ймовірно, також будуть гнучкими, що дозволить їх легко згортати або формувати в різні форми.