FUTURIZAM

Grafen je supermaterijal koji osvaja svijet, a evo što će nam sve donijeti u budućnosti

  • Autor: Damir Rukavina
  • Zadnja izmjena 28.10.2018 08:02
  • Objavljeno 28.10.2018 u 08:02
tportal

Izvor: Wikimedia Commons / Autor: NN

Savitljiv je i proziran, provodi struju, neobično je otporan, ne teži skoro ništa i što je možda najvažnije - nije skup za proizvodnju. Grafen, materijal čije potencijalne primjene graniče s pričama iz znanstvene fantastike polako se uvlači u najtanje pore moderne industrije

Što je to grafen? Gledano iz čiste kemičarske perspektive, riječ je o mreži ugljikovih atoma šesterokutne strukture. Grafen pod mikroskopom izgelda kao ograda za kokošinjac, a iz boka ga je praktički nemoguće promatrati pošto je doslovno dvodimenzionalan - njegova debljina jednaka je debljini jednog atoma ugljika, dok mu duljina seže do nekoliko mikrometara.

Grafena je po kemijskom sastavu alotrop ugljika, što znači da se radi samo o jednom od ugljikovih oblika, poput dijamanta ili grafita. Mikroskopski slojevi grafena, ako ih naslažete jedne ne druge, tvore grafit - tamnu tvar koju svakog dana gledamo u tehničkim i nešto manje tehničkim olovkama. Kako bi se iz grafena napravio grafit, doduše, potrebno je naslagati slojeve grafena kao da radite tortu, s time da bi ova torta imala tri milijuna slojeva.

Andre Geim i Konstantin Novoselov

Andre Geim i Konstantin Novoselov

Izvor: Profimedia / Autor: Profimedia

Trik kod grafena je što je zapanjujuće otporan. Štoviše, znanstvenici su i dan danas impresionirani njegovim svojstvima i razmišljaju na koji ga način primjeniti. Materijal o kojem pričamo ima praktički čarobna svojstva, no najbolji dio je što su njegove primjene očaravajući stvarne. Za otkriće grafena odgovorni su znanstvenici Andre Geim i Konstantin Novoselov koji su 2004. grafen izdvojili iz komada grafita.

Umjesto strojeva koji zauzimaju polovicu sobe i sofisticiranih metoda, Geim i Novoselov materijal su izdvojili pomoću obične ljepljive trake, te ga nakon toga odvojili razgradivši traku kemijskim putem, dobivši minijaturne djeliće grafena.

Grafen je strahovito zanimljiv zato jer kao dio grafita ne predstavlja nikakva dramatično drukčija svojsva već postiže svoj puni potencijal tek kada se izdvoji, što je znanstvenike toliko impresioniralo da su mnogi ostali skeptični. Časopis Nature je čak dvaput odbio rad Geima i Novosela, no s vremenom su popustili.

Nakon što je šira znanstvena zajednica otkrila o čemu se radi, stvari su krenule prema boljem. Tim koji je šest godina nastojao predstaviti potencijal grafena konačno je to uspio te je 2010. godine kada je osvojio i Nobelovu nagradu za fiziku.

tjedan svemira

Prošećite s nama Tehničkim muzejem i pogledajte najzanimljivije svemirske eksponate

Pogledaj galeriju
8

Za što služi?

Grafen, kao materijal iznimne otpornosti, vodljivosti i savitljivosti ima iznimni potencijal u proizvodnji potrošačke elektronike, astronautike, transporta, računalnih tehnologija, pa čak i odjevnih predmeta.

Pored očite primjene koju je nedavno iskoristio i Huawei u sklopu svoje premijske linije uređaja Mate. Samo je pitanje vremena kada će se tehnologija dovoljno usavršiti da zamjeni trenutno dominantu tehnologiju koja koristi silicij. Ne radi se o izravnom rivalstvu, naravno, već praktičnosti primjene. Silicijski spojevi su općenito prihvaćeni i koriste se u masivnoj proizvodnji, dok je grafen iskoristiv, no ne toliko raširen. Uglavnom, u budućnosti bismo ga mogli vidjeti u sve većem broju nosivih gadgeta - prije svega zbog njegove velike fleksibilnosti i vodljivosti koju proizvođači jednostavno obožavaju.

solarne farme diljem Kalifornije i Nevade

solarne farme diljem Kalifornije i Nevade

Izvor: Profimedia / Autor: Profimedia.hr

Druga primjena je za izradu solarnih ploča: grafen je izvrsni vodič, a usput je proziran. Solarne ploče u pravilu koriste silicij koji stvara naboj kada foton pogodi materijal, izbijajući slobodni elektron. Grafen, začudo, izbija više od jednog, no to nije dovoljno za početak masovne proizvodnje, s obzirom da tehnologija još nije do kraja istražena.

tportal

Izvor: Wikimedia Commons / Autor: Pixabay

Vjerojatno najbizarnija primjena grafena bila bi pri filtriranju vode. Materijal je, naime, nepropustan za plinove i tekućine - osim molekula vode. Ovo znači da se grafen može koristiti kao filtar za vodu, kao i ključni alat za izradu jače rakije. Pored očite primjene u industriji pića, ovaj materijal ima strahoviti ekološki potencijal, s obzirom da bez problema može pročistiti vodu od otpada i ostalih nečistoća, što potvrđuje i istraživanje objavljeno u Kraljevskom društvu kemičara (UK) u kojem je tijekom testiranja dokazano da oksidirani grafen može zaustaviti čak i radioaktivnu tvar.

ASTRONOMIJA

Ovi bizarni vanzemaljski svjetovi drukčiji su od svega što ste dosad vidjeli

Pogledaj galeriju
9

Zbog čega nije raširen?

S obzirom na niz prednosti koje nudi, grafen zvuči kao nešto što je već trebalo promijeniti svijet. Nažalost, stvari se ne kreću tako brzo kako se ljudi nadaju i kao kod svega drugog - nove stvari koštaju jako puno. U trenutku pisanja ovog članka proizvodnja velike količine grafena je i dalje iznimno skupa. Nadalje, da netko odluči prozvesti velike listove grafena, postoji šansa da bi došlo do oštećenja i grešaka na samom materijalu. Ukratko, razlozi dijelom leže u cijeni.

Unatoč navedenom, istraživanje se nastavlja. Laboratoriji diljem svijeta, uključujući mjesto otkrića grafena - Sveučilištu u Manchesteru, nastavljaju put prema naprijed povećanim opsegom istraživanja.

Europska unija je u 2013 potvrdila financiranje programa za razvoj grafena u elektronici, a istraživanjem se bave i brojne kompanije u Aziji. Sve što nama preostaje je polako se strpiti i pričekati trenutak u kojem ćemo mlađim generacijama s ponosom moći reći da smo živjeli u eri kada grafen uopće nije bio poznat. Uostalom, velike stvari se ne događaju preko noći...

Pregled tjedna bez spama i reklama

Prijavi se na naš newsletter i u svoj inbox primaj tjedni pregled najvažnijih vijesti!