Vieme, že grafén je vrstva uhlíka hrubá jeden atóm s jedinečnými vlastnosťami. Má jednovrstvovú šesťuholníkovú kryštalickú štruktúru a je 200-krát pevnejšia ako oceľ. Je päťkrát ľahší ako hliník a má jedinečné elektrické alebo tepelné vlastnosti. Od jeho objavenia sme počuli sľuby o tom, ako prinesie revolúciu v mnohých technológiách, a v niektorých prípadoch aj má. A koľko z týchto sľubov zostáva ešte dnes splniť?
Stále čaká na spracovanie ...
Grafén je vynikajúci pre dotykové obrazovky , OLED alebo LCD, ale zatiaľ nikto neurobil tento krok. Samozrejme, každému je jasné, že v budúcnosti budeme mať grafénový elektronický papier. S týmto materiálom tiež ultraľahké mobilné obrazovky, ale ... zatiaľ.
Jeho zvláštna priepustnosť pre vodu, ale nepriepustnosť pre väčšinu ostatných kvapalín a plynov, ho robí ideálnym na výrobu filtrov. Čoskoro sa objavilo veľa plánov na vybudovanie odsoľovacích závodov s grafénom. Pre mnohé oblasti sveta bude veľmi dôležité, aby mohli ľahko získavať sladkú vodu. Ale žiadny z týchto filtrov ešte nevyšiel z laboratória .
Experimentálny flexibilný OLED displej
Vieme, že uhlíkové vlákna sa na štruktúru lietadiel často používajú, a ďalším krokom bude grafén . Je veľmi odolný a jeho elektrické vlastnosti zlepšia odolnosť proti blesku. A byť sám o sebe senzorom úsilia, okrem ďalších výhod. Lietadlo má asi 100 kilometrov drôtu a grafén v štruktúre by mohol ušetriť najviac. Ale ... opäť je to stále niečo v štádiu prípravy.
Ďalším prísľubom grafénu je jeho účinnosť pre fotovoltaické články. Jeho správanie pri tomto použití je takmer transparentné a je dobrým vodičom tepla a elektriny. Jeho správanie je veľmi sľubné. Solárne parky sú nielen lacnejšie a efektívnejšie ako súčasné, ale aj menej znečisťujú výrobu. V budúcnosti by sme mohli dokonca nosiť odevy, ktorých zovňajšok by nás vďaka grafénu nabíjal v mobile. Ale rovnako ako ďalšie sľuby, bude to vo viac či menej vzdialenej budúcnosti.
Odolné a vodivé
Niektoré súčasné a súčasné použitia grafénu súvisia s jeho mechanickou pevnosťou. Stačí ho pridať do iných materiálov, aby sa znásobila jeho sila . Výhodou sú kovy alebo plasty a tieto zlúčeniny sa už používajú v leteckej a kozmickej technike, stavbách alebo mobilných zariadeniach. Už existuje prvá gumová zmes pre pneumatiky, ktorá obsahuje grafén. Spoločnosť Perpetuus Carbon (UK) vyrába grafén a vyvinula prísadu do gumovej zmesi s magickým materiálom, ktorá sa už používa v pneumatikách pre bicykle a dostane sa do automobilov.
Pneumatiky na bicykel s grafénom
Na druhej strane je grafén najlepším vodičom tepla na svete. Pretože je tiež pevný a ľahký, je ideálny na použitie na súčasti, ktoré vyžadujú vedenie alebo odvod tepla. Je známe, že aspoň jeden veľký výrobca mobilných telefónov používa grafénový plát na prenos tepla z čipov do teplejších oblastí vo vnútri mobilu.
Superkondenzátory
Jedným z rýchlo viditeľných použití grafénu bolo vyrobiť kondenzátory. Kondenzátor je elektronická súčasť, ktorá akumuluje elektrický náboj. Na rozdiel od batérie nemá prakticky žiadnu stratu medzi nabitím a vybitím. Okrem toho môžu byť tieto nahrávania a sťahovanie veľmi rýchle. Ale donedávna neexistovali nijaké obrovské kondenzátory: sú to superkondenzátory.
Čínska električka jazdila s grafénovými superkondenzátormi
Jeho najväčšie súčasné použitie je v elektrických vozidlách. Ale oveľa väčší ako auto alebo motocykel: autobusy, električky alebo vlaky. Keď jedno z týchto elektricky poháňaných vozidiel zabrzdí, jeho motory generujú vo veľmi krátkom čase obrovské množstvo energie. Túto energiu môže prijať a uskladniť iba superkondenzátor, pretože batérie potrebujú viac času. A potom dodajte túto energiu späť, aby ste mohli ísť. Čínsky výrobca CRRC už má dva modely s grafénom. Jeden pre autobusy, ktorý je schopný nabitie až 10 kilometrov po nabití iba za jednu minútu. Ďalšia, pre električky, sa nabije za 30 sekúnd a presunie električku až na 6 kilometrov . Pri výrobe je kontaminovaný oveľa menej ako pri tradičných materiáloch a nehrozí im nebezpečenstvo výbuchu.
Pre autá alebo skútre
Zap & Go je britská spoločnosť, ktorá vyrába aj superkondenzátory s uhlíkovými a grafénovými iónmi. Jeho cieľom je nahradiť mnoho súčasných lítiových batérií: v skútroch, vŕtačkách, vysávačoch ... alebo v automobiloch. Založili ako paralelná spoločnosť na Oxfordskej univerzite a sú veľmi blízko tomu, kde sa pred 40 rokmi narodili prvé lítiové batérie. Teraz prichádza na rad táto nová technológia, ktorá je lacnejšia vo veľkom, ekologickejšia, bezpečnejšia a odolnejšia. Grafénová „batéria“ (superkapacitor) môže pri bežnom používaní vydržať 20 až 30 rokov .
Superkondenzátory s grafénovými a uhlíkovými nanorúrkami
Ďalším významným výrobcom je nemecká spoločnosť Skeleton Technologies. Majú patentovaný typ ultrakondenzátora, ktorý využíva štruktúru grafénových nanorúrok. Do tejto technológie naskočili medzi prvými a hrajú s výhodou. Predávajú „batérie“ rôznych veľkostí a boli použité v súťaži (KERS F1 alebo World Endurance), v niektorých automobiloch (systém štart-stop na semafore) alebo v Európskej vesmírnej agentúre pre rôzne vesmírne systémy. Špecializujú sa tiež na veľké aplikácie, napríklad na akumuláciu energie vo veterných elektrárňach. Keď je veľmi veterno, prebytočná energia sa šetrí, takže v pokojných chvíľach môže byť ďalej vysielaná.
Ako vidíme, postupne sa blížia aplikácie „magického“ materiálu grafénu, aj keď niektoré z najočakávanejších nás ešte budú čakať.