Grafen z uwagi na swoje właściwości i możliwość zastosowania stanie się w niedalekiej przyszłości bardzo ważnym elementem. Stale prowadzone badania i ich efekty są źródłem zainteresowania ze strony przemysłu.
Czym jest grafen?
Grafen jest to płaska struktura zbudowana z wielu atomów węgla o łączeniach sześciokątnych. Sama budowa przypomina dobrze znaną formę plastra miodu. Grafen znany jest środowiskom badawczym od połowy XX wieku, ale dopiero na początku XXI wieku udało się wytworzyć pierwszy arkusz grafenu o właściwościach przypisanych w latach poprzednich. Dzięki temu odkryciu ruszyła cała lawina badań, które mają zbadać grafen pod względem wszystkich możliwych właściwości oraz najlepszej i najtańszej metody uzyskiwania materiału.
Grafen i jego właściwości
Badając grafen, naukowcy odkryli wiele właściwości, które powodują, że obecnie trwa grafenowy wyścig, który mogą wygrać tylko zapaleni badacze. Wśród cech, które wyróżniają grafen należy wymienić jego lepsze przewodnictwo ciepła oraz elektryczności w porównaniu np. do srebra. W porównaniu do innych materiałów, grafen wykazuje się większą wytrzymałością na rozciąganie oraz najwyższą ruchliwością elektronów w temperaturze pokojowej. Jedną z najważniejszych cech jest to, iż grafen ze wszystkich materiałów posiada najmniejszą rezystywność, co znacząco wpływa na jego wartość pod wpływem przewodnictwa prądu. Utleniony grafen może pełnić również funkcję katalizatora, z uwagi na przepuszczanie przez wytworzoną membranę wody, ale zatrzymywanie wszystkich gazów. Grafen posiada również liniową zależność dyspersyjną energii w stosunku od pędu, co przekłada się na bardzo wysokie parametry przewodnictwa ciepła oraz energii elektrycznej i całego szeregu efektów kwantowych.
Jak wytworzyć grafen?
Obecnie znanych jest wiele metod otrzymywania grafenu o różnych właściwościach z uwagi na proces, w wyniku, którego powstaje. Najbardziej rozpowszechnioną metodą jest obrywanie mechaniczne za pomocą taśmy klejącej wysoko jakościowy grafen do celów badawczych i jest to obecnie najdroższa metoda otrzymywania tego materiału. Tańszą metodą otrzymywania grafenu jest osadzanie go na metalach. Powstały grafen w ten sposób jest znacznie tańszy, lecz w zależności od metalu, jego wartości mogą być bardzo rozbieżne. Grafen ten, może być stosowany np. w budowę ekranów dotykowych, ale nie sprawdzi się w produkcji urządzeń elektronicznych.
Do czego można stosować grafen?
Najlepszą odpowiedzią na to pytanie jest: wszędzie. Grafen prawdopodobnie za kilka lat może zastąpić wykorzystywany przez wszystkie korporacje wytwarzające sprzęt elektryczny krzem. Z uwagi na silne przewodnictwo oraz niespotykana przejrzystość sprawia, że grafen może być wykorzystywany do produkcji urządzeń przenośnych, jak tablety, czy telefony o zwijanym w rolkę wyświetlaczu dotykowym. Grafen świetnie powinien sprawdzić się w produkcji energii z baterii słonecznych oraz w jej magazynowaniu w specjalnych wysokowydajnych akumulatorach opartych na grafenie. Jednym z ciekawszych rozwiązań w wykorzystywaniu grafenu może być jego zastosowanie w monitoringu lub ochronie środowiska, z uwagi na łatwość wykrywania, nawet małej cząsteczki szkodliwej substancji.