O grafen je dvodimenzionalni kristal nastao vezama između atoma ugljika, sa šesterokutima koji čine nešto poput žičane mreže ili ciljne mreže. Radi se, dakle, o još jednom sintetičkom alotropu ugljika koji dolazi iz jednog od njegovih prirodnih alotropa, grafita, koji se koristi u olovkama za pisanje. Ovaj materijal ima izvanredna svojstva, poput onih prikazanih u nastavku:
é vrlo fino - debeo je atom;
é vrlo otporan - oko 200 puta je jači od čelika i jači od dijamanta, u svojim omjerima;
é fleksibilno;
Grafen je lagan, fleksibilan, vrlo otporan i proziran materijal
ima visoku toplinsku i električnu vodljivost - njegova je električna vodljivost 100 puta brže od bakra, koji je najčešće korišten vodič na svijetu. Početna ispitivanja pokazala su da je brzina elektrona u grafenu 1000 km / s (60 puta brže od silicija, koji je element koji se trenutno koristi u poluvodičima, tranzistorima za čips, solarne ćelije i mnoštvo elektroničkih sklopova) i mogu postići brzinu od 3000 km / s uz vrlo dobru kvalitetu ovog kristala;
é vodootporan - mogućnost blokiranja čak i helija, izuzetno laganog plina;
ima visoku tvrdoću;
é vrlo lagana i tanka, poput ugljičnih vlakana, ali fleksibilniji. S 1,0 grama grafena, moguće je prekriti površinu od 2700 m2;
ima manje efekta Joule - gubi manje energije u obliku topline provodeći elektrone;
é prozirno - propušta 97,5% svjetlosti;
é jeftino - njegove sirovine ima u izobilju (grafen može potjecati iz bilo kojeg ugljičnog materijala);
može se sam popraviti-ako.
Svojstva ovog materijala počeli su dalje proučavati i otkrivati 2004. znanstvenici Andre Geim i Konstantin Novoselov iz Sveučilište u Manchesteru, koji je zbog toga dobio Nobelovu nagradu za fiziku za 2010. godinu. Oni dobivao grafen prilikom čišćenja površine grafitne ploče, postupno je oblažući ljepljivom trakom.. Kad su pod atomskim mikroskopom analizirali ostatke grafita koji su ostali na vrpci, vidjeli su da ti ostaci održavaju heksagonalna kristalna struktura grafita i koja je također imala osebujan simetričan raspored elektrona koji je povećavao njihov provodljivost. U grafenu se elektroni ponašaju kao da nemaju masu. Ispitivanja su pokazala da je vrlo dobro radio kao tranzistor.
Andre Geim i Konstantin Novoselov osvojili su 2010. Nobelovu nagradu za fiziku za otkrića povezana s grafenom *
Kao što je prikazano u tekstu alotropija ugljika, grafit tvore ploče ili slojevi šesterokuta koji se međusobno privlače u svemiru. Grafen nastaje samo na jednoj od ovih ploča u nanometrijskim omjerima (1 nanometar jednak je milijarditom dijelu metra (10-9 m)). Vas ugljične nanocijevi umotani su grafeni. Drugi sintetski alotropni oblik ugljika, C60 (buckminterfullerene), je poput grafena presavijenog u oblik nogometne lopte.
Strukture alotropnih ugljika - grafen, grafit, C-60 i ugljične nanocijevi
Dakle, budući da su sve spomenute osobine pronađene u jednom materijalu, istraživanje o mogućnostima korištenja grafena iskoristile su se, obećavajući da će biti revolucija tehnološkog.
Među mogućima aplikacije grafena koji bi mogli promijeniti svijet koji poznajemo su:
Imaprikazuje fleksibilno koji se mogu presaviti. Primjer su ekrani tabletas i pametnih telefona koje kad padnu slome se. Grafen bi se koristio za proizvodnju a ekran na dodir (ekran na dodir), fleksibilno, proziran i neraskidiv. Zamijenio bi ITO (kositreni oksid dopiran indijumom) koji se trenutno koristi na osjetljivim zaslonima;
ubrzati internet. Dokazano je da grafen može pretvoriti optičke u električne podatke brzinom otprilike 100 puta bržom od električnih pretvarača;
može se koristiti u elektronici za odvođenje topline;
U proizvodnji senzora, jer je grafen u cijelosti oblikovan površinom;
U fotonskim uređajima;
Naindustrija zrakoplovna, pomorska, automobilska i civilna;
U proizvodnji kompoziti;
Nabiomedicinsko područje, na primjer, za izradu fleksibilnih i laganih proteza kao i implantata;
u telekomunikacijama;
U proizvodnji električne energije, kao što su solarni paneli, vodikove ćelije i dugotrajne baterije;
Na osjetljivijim fotoaparatima;
Na kabelima velike brzine;
Na slikama koje upijaju energiju.
Europska zajednica pokrenula je program koji će izdvojiti milijardu dolara za istraživanje grafena u nekoliko zemalja. Istraživanje ovog materijala u Brazilu provodi se uglavnom na Universidade Presbiteriana Mackenzie, koji je uložio 30 milijuna reala u stvaranje MackGrafe, istraživački centar za grafen.
Treba vidjeti koje će primjene grafena zapravo postati stvarnost u našem društvu.
* Slika zaštićena autorskim pravima: rook76/Shutterstock.com
Napisala Jennifer Fogaça
Diplomirao kemiju
Izvor: Brazil škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm
