Grafén môže zmeniť svet na zelené miesto

Grafén ako „zázračný materiál“ neustále provokuje našu predstavivosť. V súvislosti s jeho využitím sa hovorí o nerozbitných smartfónoch, batériách pre elektromobily, solárnych paneloch, ktoré odolajú akémukoľvek počasiu, novinách s pohyblivými obrázkami, aké čítal Harry Potter, či dokonca prezervatívoch. Pred vedcami ale ešte stojí niekoľko výziev.

Čo je grafén?

Grafén je zjednodušene povedané jedna plochá vrstva atómov uhlíka natesno naskladaných do dvojrozmernej šesťhrannej kryštalickej mriežky. Je základným stavebným prvkom pre grafitové materiály všetkých rozmerností. Okrem výbornej elektrickej vodivosti prepúšťa svetlo, je pružný a veľmi pevný. Za objavenie metódy jeho získavania dostali vedci Andre Geim a Konstantin Novoselov v roku 2010 Nobelovú cenu. Už vtedy sa očakávalo, že jeho vlastnosti budú mať pre ľudstvo obrovský prínos.

Grafén je v surovom stave jemný čierny prášok.
Grafén je v surovom stave jemný čierny prášok.

V minulom desaťročí sa do výskumu a experimentov s grafénom masívne investovalo. Vedcom a výskumníkom sa síce nepodarilo dosiahnuť rozšírenie použitia grafénu v masovejšej výrobe. Obmedzovali ich slabiny materiálu. V poslednom čase sa stále častejšie objavujú náznaky, že grafén môže predsa len spôsobiť revolúciu.

Grafén a  jeho využitie

Niektorí vedci, vrátane Shou-En ZhuCathariny Paukner, sa nechali počuť, že objavili metódy umožňujúce rozšírenie výroby tohto materiálu. Ďalší sa snažia vyvinúť rôzne hybridy grafénu – nové látky, ktoré by disponovali špeciálnymi vlastnosťami. Tak by sa využitie grafénu mohlo stať nielen efektívnejšie, ale zlepšiť by sa mohla aj jeho odolnosť. A keď sa tento materiál stane komerčne životaschopným a ľahšie adaptovateľným, získa potenciál zmeniť náš súčasný svet. Tu sú 4 príklady, ako by sa grafén mohol využiť v komerčnej oblasti.

Vedec Shou-En Zhu demonštruje pevnosť grafénu.
Vedec Shou-En Zhu demonštruje pevnosť grafénu.

1. Grafén a solárne panely

Dnes vyrábané solárne panely majú životnosť asi 40 rokov, ale časom ich efektivita klesá a často sa musia vymeniť. Jednou z najväčších výziev je ich vystavenie všetkým typom počasia.

Vedci z University of Exeter tvrdia, že solárne panely by mohli byť oveľa odolnejšie poveternostným vplyvom, ak by oxid india a cínu (ITO) používaný v súčasnosti nahradil „grafén“ GraphExeter. Vyvinuli ho v Centre pre výskum grafénu na University of Exeter a skladá z niekoľkých vrstiev grafenových listov zmiešaných s oddelenou vrstvou molekúl chloridu železitého.

Podľa nedávnej tlačovej správy je GraphExeter oveľa odolnejší než ITO a vylepšuje vlastnosti tradičného grafénu so schopnosťou odolať 100% vlhkosti a teplote až do 150 °C. Jeho nasadenie navyše sľubuje menej odpadu a obrovský pokrok pre fotovoltaický priemysel.

2. Možno aktualizovať skladacie noviny

Vlani v septembri predviedlo Cambridge Graphne Centre prvý flexibilný displej, ktorého základom bol grafén. Displej sa mohol rôzne ohýbať, pričom stále zobrazoval digitálny obsah. Bolo to malé víťazstvo s veľkým významom.

Ohybná obrazovka môže byť použitá najrôznejšími spôsobmi. Ako prvá sa ponúka obdoba pohybujúcich sa obrázkov ako v denníku Daily Prophet z úspešnej série o Harrym Potterovi. Vydavatelia tlače by mohli vyvinúť skladacie grafénové formy, ktoré by sa bezdrôtovo aktualizovali každý deň. Dramaticky by tak ušetrili na papieri. Podobne by sa mohli aktualizovať napr. skladacie mapy.

3. Elektrické autobatérie

Batérie sú už dlhú dobu Achillovou pätou elektromobilov. Nízka kapacita nabíjania znamená, že rozvoj elektromobility nenapreduje dostatočne rýchlo. Aj v tomto smere by mohol grafén znamenať prelom. V roku 2015 sa plánuje zavedenie novej batérie na báze grafénu, ktorá bude predovšetkým vhodná pre autá na elektrický pohon. Táto batéria by vraj mala mať životnosť štyrikrát dlhšiu než konvenčné hybridné a umožnia a vydržať by mali cestu až 1000 km na 10 minút nabíjania. Grafénové batérie môžu signalizovať novú pre autá s elektrickým pohonom.

4. Nezničiteľné smartfóny

V Amerike je priemerná dĺžka života smartfónu dva roky. Niektoré modely vyjdú z módy, iné sú stratené, rozbité alebo utopené vo vode. Podľa SquareTrade, tamojšieho poskytovateľa záručného servisu, až jedna tretina užívateľov smartfónov poškodí svoje zariadenie v prvom roku vlastníctva.

Pri dnes používaných výrobkoch to znamená obrovské plytvanie, ale vďaka tvrdosti grafénu by sa to mohlo zmeniť. V nedávnom experimente uverejnenom v časopise Science obstál grafén v balistických skúškach úspešnejšie ako nepriestrelný Kevlar – štandardný materiál pre výrobu balistickej výzbroje. Predstavte si, že takto odolný materiál nahradí sklenené alebo plastové súčasti integrované do smartfónov?

Zdroj: www.theguardian.com

Zdieľajte:   Facebooktwittergoogle_plusmail