Wiemy, że grafen to arkusz węgla o grubości jednego atomu i wyjątkowych właściwościach. Ma jednowarstwową heksagonalną strukturę krystaliczną i jest 200 razy mocniejszy niż stal. Jest pięć razy lżejszy od aluminium i ma wyjątkowe właściwości elektryczne lub termiczne. Od czasu jego odkrycia słyszeliśmy obietnice dotyczące tego, jak zrewolucjonizuje on wiele technologii, aw niektórych przypadkach tak się stało. A ile z tych obietnic pozostało do spełnienia dzisiaj?
Wciąż oczekuje ...
Grafen świetnie nadaje się do ekranów dotykowych , OLED lub LCD, ale nikt jeszcze nie zrobił tego kroku. Oczywiście wszyscy są pewni, że w przyszłości będziemy mieć elektroniczny papier z grafenem. Również ultralekkie ekrany mobilne z tym materiałem, ale ... jeszcze nie teraz.
Jego osobliwa przepuszczalność dla wody, ale nieprzepuszczalność dla większości innych cieczy i gazów sprawia, że jest idealny do produkcji filtrów. Wkrótce pojawiło się wiele planów budowy zakładów odsalania z grafenem. Dla wielu obszarów świata bardzo ważne będzie, aby móc łatwo uzyskać świeżą wodę. Ale żaden z tych filtrów nie wyszedł jeszcze z laboratorium .
Eksperymentalny elastyczny wyświetlacz OLED
Wiemy, że włókno węglowe jest bardzo często wykorzystywane do konstrukcji samolotów, a następnym krokiem będzie grafen . Bardzo odporny, jego właściwości elektryczne poprawią odporność na wyładowania atmosferyczne. I będąc sam w sobie czujnikiem wysiłku, oprócz innych zalet. Samolot ma około 100 kilometrów kabla, a grafen w strukturze może zaoszczędzić najwięcej. Ale ... znowu coś jest w przygotowaniu.
Kolejną obietnicą grafenu jest jego skuteczność w ogniwach fotowoltaicznych. Prawie przezroczysty, dobry przewodnik ciepła i elektryczności, jego zachowanie w tym zastosowaniu jest bardzo obiecujące. Oczekuje się, że będą one nie tylko tańsze i bardziej wydajne niż obecne, ale także mniej zanieczyszczające w produkcji. W przyszłości moglibyśmy nawet nosić ubrania, których zewnętrzna strona będzie ładować nasz telefon komórkowy dzięki grafenowi. Ale, podobnie jak inne obietnice, będzie to mniej lub bardziej odległa przyszłość.
Odporny i przewodzący
Niektóre z obecnych i obecnych zastosowań grafenu są związane z jego wytrzymałością mechaniczną. Wystarczy dodać go do innych materiałów, aby zwielokrotnić jego siłę . Korzystają na tym metale lub tworzywa sztuczne, a związki te są już wykorzystywane w technologii kosmicznej, budownictwie czy urządzeniach mobilnych. Istnieje już pierwsza mieszanka gumowa do opon zawierająca grafen. Perpetuus Carbon (Wielka Brytania) produkuje grafen i opracował dodatek do mieszanki gumowej z magicznym materiałem, który jest już używany w oponach rowerowych i trafi do samochodów.
Opony rowerowe z grafenem
Z drugiej strony grafen jest najlepszym przewodnikiem ciepła na świecie. Ponieważ jest również mocny i lekki, jest idealny do stosowania na częściach, które wymagają przewodzenia lub rozpraszania ciepła. Wiadomo, że co najmniej jeden duży producent telefonów komórkowych wykorzystuje arkusz grafenowy do doprowadzania ciepła z chipów do cieplejszych obszarów wewnątrz telefonu komórkowego.
Superkondensatory
Jednym z szybko zauważonych zastosowań grafenu było wytwarzanie kondensatorów. Kondensator to element elektroniczny, który gromadzi ładunek elektryczny. W przeciwieństwie do baterii, praktycznie nie ma strat między ładowaniem a rozładowaniem. Ponadto przesyłanie i pobieranie plików może być bardzo szybkie. Ale do niedawna nie było wielkich kondensatorów: są to superkondensatory.
Chiński tramwaj poruszał się z superkondensatorami grafenowymi
Jego największe obecne zastosowanie znajduje się w pojazdach elektrycznych. Ale znacznie większe niż samochód czy motocykl: autobusy, tramwaje czy pociągi. Kiedy jeden z tych pojazdów napędzanych elektrycznie hamuje, jego silniki generują ogromną moc w bardzo krótkim czasie. Tylko superkondensator może odbierać tę energię i przechowywać ją, ponieważ baterie potrzebują więcej czasu. A następnie dostarcz tę energię z powrotem, aby zacząć. Chiński producent CRRC ma już dwa modele z grafenem. Jeden do autobusów, który po naładowaniu w ciągu zaledwie minuty może przemieścić go do 10 kilometrów. Kolejny, do tramwajów, ładuje się w 30 sekund i przesuwa tramwaj do 6 kilometrów . W swojej produkcji jest znacznie mniej zanieczyszczony niż tradycyjnymi materiałami i nie ma ryzyka wybuchu.
Do samochodów lub skuterów
Zap & Go to brytyjska firma, która produkuje również superkondensatory z jonami węgla i grafenu. Jego celem jest zastąpienie wielu obecnych baterii litowych: w skuterach, wiertarkach, odkurzaczach ... czy samochodach. Zaczynały jako firma równoległa z Uniwersytetem Oksfordzkim i znajdują się bardzo blisko miejsca, w którym powstały pierwsze baterie litowe 40 lat temu. Teraz przyszła kolej na tę nową technologię, tańszą w produkcji na dużą skalę, bardziej ekologiczną i bezpieczną oraz trwalszą. „Bateria” grafenu (superkondensator) może wytrzymać 20-30 lat przy normalnym użytkowaniu.
Superkondensatory z grafenem i nanorurkami węglowymi
Innym znanym producentem jest German Skeleton Technologies. Opatentowali rodzaj ultrakondensatora, który wykorzystuje strukturę nanorurek grafenu. Byli jednymi z pierwszych, którzy wskoczyli do tej technologii i grają z przewagą. Sprzedają „akumulatory” różnej wielkości i były używane w zawodach (KERS F1 lub World Endurance), w niektórych samochodach (system start-stop na światłach) lub w Europejskiej Agencji Kosmicznej do różnych systemów kosmicznych. Specjalizują się również w dużych zastosowaniach, na przykład do gromadzenia energii w elektrowniach wiatrowych. Kiedy jest bardzo wietrznie, nadmiar energii jest zatrzymywany, aby w spokojnych chwilach mógł być dalej przesyłany.
Jak widać, stopniowo pojawiają się zastosowania „magicznego” materialnego grafenu, chociaż niektóre z najbardziej oczekiwanych nadal będą sprawiały, że będziemy czekać.