Grafen – cudowny materiał

grafen_struktura

Grafen to forma węgla alotropolowego. Materiał ten jest około 100 razy twardszy od stali, nawet tych wykorzystywanych w zawieszeniu najnowszych samochodów. Może on być uważany za ostatni element szeregu wielopierścieniowych węglowodorów aromatycznych.

Dzięki temu, że grubość materiału wynosi równo jeden atom, taką formę możemy określić także, jako dwuwymiarową. Atomy węgla tworzą w nim siatkę przypominającą plaster miodu lub osłonę piłki nożnej. Grafen można uzyskać metodami mikro-mechanicznymi. Materiał ten zadziwia swoimi własnościami jego elektrony, poruszają się 200 razy szybciej niż w krzemie. Umożliwi to stworzenie przełomowych urządzeń elektronowych. Dotąd, by tranzystor działał szybciej, trzeba go było zmniejszyć. Tranzystory grafenowe będą szybsze z definicji. Prawdopodobnie zastąpi on krzem w różnych częściach w komputerach.

Polscy naukowcy z Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych w Warszawie prowadzą badania nad grafenem od 2006 roku. Uzyskali patent na jego wytwarzanie przy użyciu węglika krzemu. Teraz mają szansę na sukces na rynku komercyjnym.

Najważniejsze cechy grafenu:

  • bardzo dobry przewodnik ciepła
  • posiada niewielką rezystancję
  • bardzo wysoka ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej przy założeniu jedynie rozpraszania na fononach μ = 200 000 cm²/Vs (dla porównania krzem – 1500 cm²/Vs, arsenek galu – 8500 cm²/Vs)
  • prędkość przepływu elektronów, wynosząca 1/300 prędkości światła,
  • jest prawie przezroczysty – warstwa o grubości jednego atomu pochłania 2,3% białego światła.
  • jest ponad 100 razy mocniejszy niż stal (o tej samej grubości), a zarazem tak elastyczny, że można go bez szkody rozciągnąć o 20%.
  • membrana z utlenionego grafenu nie przepuszcza gazów, nawet atomów helu, a równocześnie jest całkowicie przenikalna przez wodę (H2O). Daje to możliwość zastosowania do filtracji w temperaturze pokojowej, np. w celu zwiększenia stężenia alkoholu bez użycia klasycznej destylacji czy wymrażania.

Zastosowania:

  • zwijanych w rolkę wyświetlaczy dotykowych,
  • energooszczędnych źródeł światła
  • produkcji energii odnawialnej z baterii słonecznych i magazynowania jej w wysokowydajnych akumulatorach
  • jako dodatek do tworzyw sztucznych, grafen może je przekształcić w przewodniki elektryczności, połączony z aluminium może służyć do budowy nowoczesnych sieci energetycznych.

Źródło:
[1] http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafen
[2] Graphene: Carbon’s New Face by Solis Invicti, flickr.com, CC BY 2.0

Dodaj pierwszy komentarz

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *