O grafén je dvojrozmerný kryštál tvorený väzbami medzi atómami uhlíka, so šesťuholníkmi, ktoré tvoria niečo ako drôtené pletivo alebo bránkové pletivo. Jedná sa teda o ďalší syntetický alotop uhlíka, ktorý pochádza z jedného z jeho prírodných alotropov, grafitu, ktorý sa rovnako ako ceruzky používa na písanie. Tento materiál má mimoriadne vlastnosti, ako sú uvedené nižšie:
é veľmi jemné - je to atóm silný;
é vysoko odolný - je v svojich pomeroch asi 200-krát silnejšia ako oceľ a silnejšia ako diamant;
é flexibilný;
Grafén je ľahký, pružný, veľmi odolný a priehľadný materiál
má vysokú tepelnú a elektrickú vodivosť - jeho elektrická vodivosť je 100-krát rýchlejší ako meď, ktorý je najpoužívanejším vodičom na svete. Počiatočné štúdie ukázali, že rýchlosť elektrónov v graféne je 1 000 km / s (60-krát rýchlejšie ako kremík, čo je prvok, ktorý sa v súčasnosti používa v polovodičoch, tranzistoroch pre lupienky, solárne články a množstvo elektronických obvodov) a pri veľmi dobrej kvalite tohto kryštálu môže dosiahnuť rýchlosť 3 000 km / s;
é vodeodolný - schopnosť blokovať aj hélium, mimoriadne ľahký plyn;
má vysokú tvrdosť;
é veľmi ľahké a tenké, ako uhlíkové vlákno, ale pružnejšie. S 1,0 gramu grafénu, je možné pokryť plochu 2 700 m2;
má menší Jouleov efekt - stráca menej energie vo forme tepla vedením elektrónov;
é priehľadný - prepúšťa 97,5% svetla;
é lacné - jeho surovina je bohatá (grafén môže pochádzať z ktoréhokoľvek uhlíkového materiálu);
môže sám opraviť-ak.
Vlastnosti tohto materiálu začali ďalej študovať a zverejňovať v roku 2004 vedci Andre Geim a Konstantin Novoselov z r. University of Manchester, , ktorý preto získal Nobelovu cenu za fyziku za rok 2010. Oni získal grafén pri čistení povrchu grafitovej dosky a postupným opotrebovaním lepiacou páskou.. Keď analyzovali grafitový zvyšok, ktorý zostal na páske, pod atómovým mikroskopom, zistili, že tieto zvyšky udržiavajú hexagonálna kryštalická štruktúra grafitu a ktoré tiež mali zvláštne symetrické usporiadanie elektrónov, ktoré zvyšovalo ich vodivosť. V graféne sa elektróny správajú, akoby nemali žiadnu hmotnosť. Testy preukázali, že fungoval veľmi dobre ako tranzistor.
Andre Geim a Konstantin Novoselov získali v roku 2010 Nobelovu cenu za fyziku za objavy súvisiace s grafénom *
Ako je uvedené v texte uhlíková alotropia, je grafit tvorený doskami alebo vrstvami šesťuholníkov, ktoré sú navzájom priťahované v priestore. Grafén je tvorený iba jednou z týchto platní, ktorá má nanometrické rozmery (1 nanometer sa rovná miliardtej časti metra (10-9 m)). Vy uhlíkové nanorúrky sú to zabalené grafény. Ďalšou syntetickou alotropnou formou uhlíka je C60 (buckminterfullerene), je ako grafén zložený do tvaru futbalovej lopty.
Uhlíkové alotropické štruktúry - grafén, grafit, C-60 a uhlíková nanorúrka
Pretože teda všetky spomínané kvality boli nájdené v jednom materiáli, išlo o výskum o možnostiach použitia grafénu sa využili a sľubujú revolúciu technologické.
Medzi možnými aplikácie grafénu, ktorý by mohol zmeniť svet, o ktorom vieme, sú:
Mádispleje flexibilný že sa dá zložiť. Príkladom sú obrazovky s tabletus a smartphony ktoré keď padnú, zlomia sa. Grafén by sa použil na výrobu a dotyková obrazovka (dotyková obrazovka), flexibilné, transparentné a nerozbitné. Nahradil by ITO (oxid cínu dopovaný indiom), ktorý sa v súčasnosti používa na citlivých obrazovkách;
urýchliť internet. Ukázalo sa, že grafén je schopný prevádzať optické na elektrické informácie asi stokrát rýchlejšou rýchlosťou ako elektrické prevádzače;
môže byť použité v elektronike na odvod tepla;
Pri výrobe senzorov, pretože grafén je úplne tvorený povrchovou plochou;
Vo fotonických zariadeniach;
Opriemysel letecký, námorný, automobilový a civilný;
Pri výrobe kompozity;
Obiomedicínska oblasťnapríklad na výrobu flexibilných a ľahkých protéz a implantátov;
v telekomunikáciách;
Pri výrobe energie, napríklad v solárnych paneloch, vodíkových článkoch a batériách s dlhou výdržou;
Na citlivejších fotoaparátoch;
Na vysokorýchlostných kábloch;
Na obrazoch, ktoré absorbujú energiu.
Európske spoločenstvo začalo program, ktorý pridelí miliardu dolárov na výskum grafénu vo viacerých krajinách. Výskum tohto materiálu v Brazílii sa vykonáva hlavne na Universidade Presbiteriana Mackenzie, ktorá investovala 30 miliónov realov do vytvorenia MackGrafe, výskumné centrum pre grafén.
Uvidí sa, ktoré aplikácie grafénu sa v našej spoločnosti skutočne stanú realitou.
* Obrázok chránený autorskými právami: veža76/Shutterstock.com
Autor: Jennifer Fogaça
Vyštudoval chémiu
Zdroj: Brazílska škola - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm