Графен – материјал за денешната и идната технологија

Челикот е цврст, но тежок. Пластиката е флексибилна, но кршлива. Графенот ги надминува и двата материјала – тој е и најтенкиот, а проѕирен, и најсилниот, т.е. толку густ дизајн, што дури и најмалите атоми на гас не можат да минат низ него. Тој е одличен спроводник на електрична енергија, тврд како дијамант, а растеглив до 20 отсто, објави „Конверзејшн“ (The Conversation).

Графенот има дводимензионална јаглеродна структура. Таа е потенка од хартија и е еластична, но посилна од челик, па може да запре и челик. Уште повеќе, овој материјал е шест пати полесен од најцврстата метална легура, има 5-6 пати помала густина и е 13 пати пофлексибилен. Овие својства имаат потенцијал за идната технологија – особено во авијациската индустрија. Со оглед на флексибилноста на графенот, нови и радикални дизајни би можеле да бидат достапни и за сите видови возила. Графенот е исто така рециклирачки материјал, што го прави релативно лесен и евтин за производство.

– Нашето истражување утврди дека графенот е најсилниот материјал што некогаш е пронајден, бидејќи е околу 200 пати појак од конструктивниот челик. Ќе треба „да балансираме слон на молив“, за да пробиеме лист графен со дебелина на најлон, изјави професорот Џејмс Хон од американскиот Универзитет Колумбија.

Физичарите родени во Русија – Константин Новоселов и Андре Гејм, и двајцата предавачи на Универзитетот на Манчестер, Велика Британија, ја освоија Нобеловата награда за физика во 2010 година за нивната работа со овој материјал.

Како што, откриваат истражувачите, дополнителна одлика на графенот е тоа што, кога се поставува врз различни материјали, тој може да ги преземе нивните својства. Експериментите спроведени на Универзитетот МИТ го докажаа ова однесување.

Кога е погоден од било каков вид светлина, имено, графенот „се претвора“ во топол спроводник и создава електрична енергија. Електроните во молекулите на графенот добиваат доволно енергија за да почнат да се движат, иако јаглеродот под него останува ладен. Така, парче графен може да произведува и спроведува струја во најобични услови, како што е соба со сончева светлина.

Графенот е предмет на многу истражувања поради неговите извонредни својства, а еден од најфасцинантните потенцијали е способноста да ја впие кинетичката енергија на куршумот. Ова би можело да значи нови можности за воените и полициски униформи, оклопните возила, па дури и за цивилна заштита. Поради цврстината, графенските листови може да се користат и за закрпување разни дупки.

Графенот има уште неколку „трикови во ракавот“. Може, на пр., да ја зголеми ефикасноста на десалинизацијата на водата за фактор 100 или 1.000. Процесот на десалинизација е битна, бидејќи околу 97 насто од водата на нашата планета е солена и не е погодна за пиење. Досегашните начини за отстранување на солта од водата се долги и скапи.

Меѓу својствата на графенот е тн. нанопропустливост. Тоа значи дека овој материјал може да пропушти вода низ него, но не и сол – со што солената вода се преобразува во питка вода. И, сѐ тоа – без потреба од притисок, како што прават досегашните обични филтри.

Неодамнешно испитување на научници од Институтот за хемиски и технолошки истражувања и Женскиот Универзитет „Евха“ во Јужна Кореја, открива дека графенот има и потенцијал да ја зголеми делотворноста на вештачката фотосинтеза. Кај растенијата, фотокатализаторот е хлорофил. Во лабораторија, тој процес е посложен, но графенот би можел да биде одговорот.

Бидејќи 46 отсто од целата Сончева светлина што достинува до Земјата е во видливиот спектар, а 4 отсто во УВ-делот, вештачките фотокатализатори што се хранат со видливата Сончева светлина досега не се покажаа доволно делотворни. Во блиска иднина, едноставен лист од графен, во комбинација со мала количина на ензим порфирин, ќе биде функционален низ целиот спектар на Сончевата енергија.

Ова откритие би можело да се примени и на вештачки Сончеви ќелии што се хранат со природна светлина и јаглерод-диоксид, како и во производството на метаноична киселина, којашто се користи во пластичната индустрија.

Од лошите особини: Графенот е отровен кога се вдишува, или кога се става преку кожата или близу устата. 

Истражувачите од Манчестер случајно откриле дека графенот, чија првична слабост, поради неговата „дебелина“ од еден атом, е високото ниво на оштетливост. Меѓутоа, кога е изложен на многу слободни атоми на јаглерод, може да ги пополни сите дупки.