O grafen to dwuwymiarowy kryształ utworzony przez wiązania między atomami węgla, z sześciokątami, które tworzą coś w rodzaju siatki drucianej lub siatki bramkowej. Jest to zatem kolejny syntetyczny alotrop węgla, pochodzący od jednego z jego naturalnych alotropów, grafitu, tego samego, który stosuje się w ołówkach do pisania. Ten materiał ma niezwykłe właściwości, takie jak te pokazane poniżej:
é bardzo dobrze - ma grubość atomu;
é wysoce odporny – jest około 200 razy mocniejszy od stali i mocniejszy od diamentu w swoich proporcjach;
é elastyczne;
Grafen to lekki, elastyczny, bardzo wytrzymały i przezroczysty materiał
posiada wysoką przewodność cieplną i elektryczną - jego przewodność elektryczna jest 100 razy szybciej niż miedź, który jest najczęściej używanym dyrygentem na świecie. Wstępne badania wykazały, że prędkość elektronów w grafenie wynosi 1000 km/s (60 razy szybciej niż krzem, który jest elementem stosowanym obecnie w półprzewodnikach, tranzystorach do frytki, ogniwa słoneczne i mnogość obwodów elektronicznych) i mogą osiągnąć prędkość 3000 km/s przy bardzo dobrej jakości tego kryształu;
é wodoodporny – możliwość zablokowania nawet helu, niezwykle lekkiego gazu;
ma wysoką twardość;
é bardzo lekki i cienki, jak włókno węglowe, ale bardziej elastyczne. Z 1,0 gram grafenu, możliwe jest pokrycie powierzchni 2700 m²2;
ma mniejszy efekt Joule'a – traci mniej energii w postaci ciepła przez przewodzenie elektronów;
é przezroczysty - przepuszcza 97,5% światła;
é tanio - jego surowiec jest obfity (grafen może pochodzić z dowolnego materiału węglowego);
może samodzielnie naprawić?-gdyby.
Właściwości tego materiału zaczęli dalej badać i ujawniać w 2004 roku naukowcy Andre Geim i Konstantin Novoselov, z Uniwersytet w Manchesterze, który w związku z tym otrzymał Nagrodę Nobla 2010 w dziedzinie fizyki. one uzyskany grafen podczas czyszczenia powierzchni płyty grafitowej, stopniowo ścierając ją taśmą klejącą.. Kiedy przeanalizowali pozostałości grafitu, które pozostały na taśmie pod mikroskopem atomowym, zauważyli, że pozostałości te zachowały heksagonalna struktura krystaliczna grafitu i która również miała szczególny symetryczny układ elektronów, który zwiększał ich przewodność. W grafenie elektrony zachowują się tak, jakby nie miały masy. Testy wykazały, że bardzo dobrze sprawdza się jako tranzystor.
Andre Geim i Konstantin Novoselov zdobyli Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki 2010 za odkrycia związane z grafenem *
Jak pokazano w tekście alotropia węgla, grafit tworzą płytki lub warstwy sześciokątów, które przyciągają się w przestrzeni. Grafen tworzy tylko jedna z tych płytek o proporcjach nanometrycznych (1 nanometr to miliardowa część metra (10-9 m)). ty nanorurki węglowe są to owinięte grafeny. Inna syntetyczna alotropowa forma węgla, C60 (buckminterfullerene), jest jak grafen złożony w kształt piłki nożnej.
Struktury alotropowe węgla - grafen, grafit, C-60 i nanorurka węglowa
Tak więc, ponieważ wszystkie wymienione cechy zostały znalezione w jednym materiale, badania, o możliwościach wykorzystania grafenu wykorzystaliśmy, zapowiadając się na rewolucję techniczny.
Wśród możliwych Aplikacje grafenu, który mógłby zmienić świat, który znamy to:
To mawyświetlacze elastyczne które można złożyć. Przykładem są ekrany tablets i smartfony które, gdy upadną, pękają. Grafen byłby używany do produkcji ekran dotykowy (ekran dotykowy), elastyczne, przejrzyste i niezniszczalne. Zastąpiłby ITO (domieszkowany indem tlenek cyny) obecnie stosowany w ekranach czułych;
przyspieszyć internet. Wykazano, że grafen jest w stanie konwertować informacje optyczne na elektryczne z prędkością około 100 razy większą niż konwertery elektryczne;
może być użyte w elektronice do rozpraszania ciepła;
W produkcji czujników, ponieważ grafen w całości składa się z pola powierzchni;
W urządzeniach fotonicznych;
Wprzemysł lotnictwo, marynarka, motoryzacja i cywilne;
W produkcji kompozyty;
Wobszar biomedyczny, na przykład do wykonywania elastycznych i lekkich protez, a także implantów;
w telekomunikacji;
W energetyce, np. w panelach słonecznych, ogniwach wodorowych i bateriach o długiej żywotności;
Na bardziej czułych aparatach fotograficznych;
Na kablach o dużej prędkości;
W obrazach pochłaniających energię.
Wspólnota Europejska uruchomiła program, który przeznaczy miliard dolarów na badania nad grafenem w kilku krajach. Badania nad tym materiałem w Brazylii prowadzone są głównie na Universidade Presbiteriana Mackenzie, która zainwestowała 30 milionów reali w stworzenie MackGrafe, centrum badań nad grafenem.
Dopiero okaże się, jakie zastosowania grafenu faktycznie staną się rzeczywistością w naszym społeczeństwie.
* Obraz chroniony prawem autorskim: wieża76/Shutterstock.com
Jennifer Fogaça
Absolwent chemii
Źródło: Brazylia Szkoła - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm