O grafen er en todimensionel krystal dannet af bindinger mellem kulstofatomer med sekskanter, der danner noget som et trådnet eller et målnet. Det er derfor en anden syntetisk allotrop af kulstof, der kommer fra en af dens naturlige allotrope, grafit, den samme som i blyanter til skrivning. Dette materiale har ekstraordinære egenskaber, såsom dem, der er vist nedenfor:
é meget fint - det er et tykt atom;
é meget modstandsdygtig - den er ca. 200 gange stærkere end stål og stærkere end diamant inden for dens forhold;
é fleksibel;
Grafen er et let, fleksibelt, meget modstandsdygtigt og gennemsigtigt materiale
har høj termisk og elektrisk ledningsevne - dets elektriske ledningsevne er 100 gange hurtigere end kobber, som er den mest anvendte leder i verden. Indledende undersøgelser viste, at elektronernes hastighed i grafen er 1000 km / s (60 gange hurtigere end silicium, som er det element, der i øjeblikket anvendes i halvledere, transistorer til chips, solceller og et stort antal elektroniske kredsløb) og kan nå en hastighed på 3000 km / s med en meget god kvalitet af denne krystal;
é vandtæt - at kunne blokere selv helium, en ekstremt let gas;
har høj hårdhed;
é meget let og tyndt, som kulfiber, men mere fleksibel. Med 1,0 gram grafen er det muligt at dække en overflade på 2700 m2;
har mindre Joule-effekt - mister mindre energi i form af varme ved at lede elektroner;
é gennemsigtig - transmitterer 97,5% af lyset;
é billig - dets råmateriale er rigeligt (grafen kan komme fra ethvert kulstofmateriale);
kan selvreparere-hvis.
Egenskaberne af dette materiale begyndte at blive yderligere undersøgt og afsløret i 2004 af forskerne Andre Geim og Konstantin Novoselov fra University of Manchester, der modtog derfor 2010 Nobelprisen i fysik. De opnået grafen ved rengøring af overfladen på en grafitplade og gradvist nedbåret med tape.. Da de analyserede grafitresten, der var tilbage på båndet under et atommikroskop, så de, at disse rester bibeholdt sekskantet krystalstruktur af grafit, og som også havde et ejendommeligt symmetrisk arrangement af elektroner, der øgede deres ledningsevne. I grafen opfører elektroner sig som om de ikke har nogen masse. Test viste, at det fungerede meget godt som en transistor.
Andre Geim og Konstantin Novoselov vandt 2010-Nobelprisen i fysik for grafenrelaterede opdagelser *
Som vist i teksten kulstofototropi, grafit er dannet af plader eller lag af sekskanter, der tiltrækkes af hinanden i rummet. Grafen er kun dannet af en af disse plader, der har nanometriske proportioner (1 nanometer er lig med en milliarddel af en meter (10-9 m)). Du kulstof nanorør de er indpakket grafen. Den anden syntetiske allotrope form for kulstof, C60 (buckminterfullerene), er som grafen foldet i form af en fodbold.
Carbon allotrope strukturer - grafen, grafit, C-60 og kulstof nanorør
Eftersom alle de nævnte kvaliteter blev fundet i et enkelt materiale, blev forskningen således om mulighederne for at bruge grafen er udnyttet og lovede at blive en revolution teknologisk.
Blandt de mulige applikationer af grafen, der kan ændre den verden, vi kender, er:
Det harvises fleksibel der kan foldes. Et eksempel er skærmbillederne på tablets og smartphones som, når de falder, bryder de. Grafen ville blive brugt til at fremstille en berøringsskærm (berøringsskærm), fleksibel, gennemsigtig og ubrydelig. Det ville erstatte ITO (indium-dopet tinoxid), der i øjeblikket anvendes i følsomme skærme;
fremskynde internettet. Grafen har vist sig at være i stand til at konvertere optisk til elektrisk information med en hastighed omkring 100 gange hurtigere end elektriske konvertere;
Kan bruges i elektronik for at sprede varme;
I produktionen af sensorer, da grafen er fuldstændig dannet af overfladeareal;
I fotoniske enheder;
Påindustri luftfarts-, sø-, bil- og civilsamfund;
I produktionen af kompositter;
Påbiomedicinsk områdefor eksempel at fremstille fleksible og lette proteser såvel som implantater;
inden for telekommunikation;
I kraftproduktion, såsom i solpaneler, brintceller og langvarige batterier;
På mere følsomme stillkameraer;
På højhastighedskabler;
I malerier, der absorberer energi.
Det Europæiske Fællesskab har lanceret et program, der vil afsætte en milliard dollars til forskning i grafen i flere lande. Forskning på dette materiale i Brasilien udføres hovedsageligt på Universidade Presbiteriana Mackenzie, der investerede 30 millioner reais for at skabe MackGrafe, et forskningscenter for grafen.
Det er tilbage at se, hvilke anvendelser af grafen, der rent faktisk bliver en realitet i vores samfund.
* Ophavsretligt beskyttet billede: rook76/Shutterstock.com
Af Jennifer Fogaça
Uddannet i kemi
Kilde: Brasilien skole - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm
