Niezwykłe właściwości grafenu. Do jakich zastosowań nadaje się ten materiał?

Jest 100 razy wytrzymalszy niż najwyższej jakości stali, 100 razy szybciej transferuje elektrony niż krzem, lepiej przewodzi prąd niż srebro i miedź, ma właściwości bakteriobójcze, hydrofobowe i wiele innych cech. Co ważne, dzięki obróbce jego właściwości można go w dużym stopniu zmieniać. Grafen, bo o nim mowa, jest uznawany za najbardziej obiecujący materiał, który w przyszłości może zrewolucjonizować wiele dziedzin życia.

Swój udział w rewolucji grafenowej chce mieć udział także Polska - dzięki opracowanemu przez Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych sposobowi pozyskiwania grafenu i technologiom produkcji wyrobów z wykorzystaniem tego materiału, nasz wynalazek ma szansę zaistnieć na światowym rynku grafenu.

Kilka lat temu, gdy badania nad grafenem zaczęły przynosić bardzo obiecujące wyniki, spodziewano się, że wkrótce za jego sprawą nastąpi prawdziwa rewolucja przemysłowa. Dziś ten hurraoptymizm nieco przygasł, ponieważ okazało się, że grafen ma też wady (takie jak np. przerwa energetyczna), które wcześniej nie wydawały się takim problemem w zastosowaniach przemysłowych.

Mimo to grafen nadal rozpala wyobraźnię naukowców i biznesmenów, a politycy nie szczędzą pieniędzy na granty i inwestycje z nim związane. Na kolejnych stronach prezentujemy możliwe zastosowania grafenu i korzyści, jakie może przynieść.

Grafen ma ogromny potencjał do wykorzystania w medycynie. Najbardziej spektakularną rolą może być jego zastosowanie w terapii antynowotworowej. Komórka rakowa otoczona grafenową warstewką zostaje odcięta od środowiska i umiera.

Właściwości grafenu mogą też posłużyć do stworzenia antyseptycznych opatrunków, a także mogą być wykorzystane w diagnostyce chorób i podawaniu leków.

Prawdziwa rewolucja może dokonać się w procesie magazynowania i pozyskiwania energii elektrycznej. Grafenowe akumulatory nie tylko zwiększą zasięg samochodów elektrycznych, ale także będą się znacznie szybciej ładować - nie dłużej, niż trwa zwykłe tankowanie. W ten sposób wyeliminowane zostaną przynajmniej dwie z najpoważniejszych wad samochodów elektrycznych.

Szybkie ładowanie stanie się też wielką zaletą nowych baterii w różnych urządzeniach przenośnych. W przypadku telefonów pełne ładowanie potrwa zaledwie kilka sekund.

Grafen może znaleźć też zastosowanie w bateriach słonecznych.

Dzięki połączeniu lateksu z grafenem możliwe będzie opracowanie bez porównania cieńszych prezerwatyw od tych, które na rynku występują obecnie. Mają być nie tylko cieńsze, ale także wytrzymalsze oraz bezpieczniejsze.

Z badań wynika, że grafen można zastosować zamiast indu w diodach ekranów typu OLED. Dzięki nowemu materiałowi, ekrany pobierać będą mniej prądu. Niemal pewne jest, że na tej samej technologii oparte będą na wyświetlacze w urządzeniach mobilnych. W ich wypadku energooszczędność to ogromny atut.

Według wielu prognoz grafenowe ekrany będą niezwykle cienkie i elastyczne. Z pewnością nie tylko zrewolucjonizuje to korzystanie z telewizji, tabletów i smartfonów, ale także przyczyni się do opracowania nowych rodzajów urządzeń elektronicznych.

Z grafenu można też skonstruować specjalne sita, które będą przepuszczać pojedyncze cząsteczki wody, natomiast zatrzymają cząsteczki soli. Takie filtry pozwolą na efektywne odsalanie wody morskiej. Łatwo wyobrazić sobie, że w ten sposób można by również usuwać z wody inne niepożądane substancje i na przykład wykorzystać je w oczyszczalniach ścieków.

Nowy materiał może w istotny sposób wpłynąć na przemysł monopolowy. Wszystko dzięki temu, że tlenek grafenu przepuszcza parę wodną, a zatrzymuje inne gazy i ciecze. Destylacja alkoholi mocniejszych niż wódka będzie wtedy dziecinnie łatwa i tania.

Proces będzie można przeprowadzać w temperaturze pokojowej bez konieczności podgrzewania. Grafenowe sita będą - przynajmniej początkowo - jednak zbyt drogie dla domorosłych wytwórców alkoholu.

Duże nadzieje z grafenem wiąże też przemysł komputerowy. Nowy materiał mógłby zastąpić krzem, dzięki czemu procesory stałyby się znacznie szybsze i wydajniejsze. Mówi się o procesorach taktowanych zegarem 1000 GHz.

Dzięki olbrzymiej elastyczności i niewielkiej grubości grafenu mogą powstać komputery o kształcie i rozmiarach kartki papieru.