De ce a dat Comisia Europeană un miliard de euro pentru studierea materialului minune, grafenul?

Comisia Europeană a ales proiectele ştiinţifice în care va investi peste două miliarde de dolari în următorii 10 ani. Proiectul „Creierul uman“ şi studierea, dezvoltarea şi implementarea grafenului sunt cele două câştigătoare. Dar ce este grafenul?

Grafenul este o substanţă formată din carbon pur, cu atomi aranjaţi hexagonal, asemănător cu grafitul, dar de grosimea unui atom. Avantajul principal este că grafenul este foarte uşor.

Descoperit de profesorul Andre Geim la Universitatea din Manchester, grafenul este un material bidimensional format dintr-un singur strat de atomi. Până acum, este cel mai subţire material cunoscut de om, dar şi printre cele mai dure. Potrivit Universităţii din Manchester, conduce electricitatea la fel de eficient ca şi cuprul, dar este mai bun decât alte materiale la nivelul conductivităţii căldurii. „Grafenul este aproape total transparent, dar atât de dens încât nici cel mai mic atom de heliu nu poate să treacă prin el”, se mai arată pe site-ul Universităţii din Manchester.

Cine a descoperit grafenul

Până în 2004, grafenul era încă o teorie şi nu putea fi stabilizat. Dar Andre Geim şi Kostya Novoselov au reuşit până la urmă, iar pentru acest lucru au primit şi Premiul Nobel. În 2002, Geim a rugat un doctorand să lustruiască o bucată de grafit până la cel mai subţire nivel posibil. Deşi nu a reuşit să obţină bucăţi atât de subţiri, Andre Geim s-a gândit să se alieze cu Novoselov, care lucra la un proiect paralel.

Astfel, în 2003 ei au reuşit să obţină primii „fulgi” izolaţi de grafen, iar articolul de studiu a fost scris în 2004. După şase ani, cei doi aveau să primească Premiul Nobel

La ce ar putea fi folosit grafenul pe viitor

Cei care au studiat teoretic şi practic acest material au văzut deja câteva posibilităţi pentru folosirea unui asemenea material pe viitor. Astfel, prima aplicaţie practică ar fi ecranele flexibile pentru telefoanele mobile.

Câţiva cercetători coreeni au demonstrat deja astfel de display-uri care folosesc grafenul pentru elasticitate, masa redusă, dar şi pentru faptul că are proprietăţi electrice superioare.

Ferestre inteligente

De asemenea, deoarece grafenul este flexibil, absoarbe doar 2,3% din lumină şi conduce electricitatea foarte bine, cercetătorii se aşteaptă să se poată produce şi ferestre inteligente în viitor. Practic, un strat de cristale lichide este amplasat între doi electrozi flexibili formaţi din grafen şi un polimer transparent. Când nu există nicio polarizare între electrozi, cristalele lichide împrăştie lumina şi fereastra inteligentă este opacă. În momentul când se aplică, voltajul aliniază cristalele lichide şi permite luminii să treacă, iar fereastra devine transparentă.

Superplasticul

Trecând de la ecrane flexibile şi ferestre inteligente, grafenul ar putea fi parte componentă a unor noi materiale cu proprietăţi extraordinare. Grafenul ar putea fi amestecat cu plasticul pentru a realiza compoziţi cu proprietăţi remarcabile raportate la masa lor, cum ar fi rezistenţa superioară. Aceste materiale ar putea fi folosite în viitor la transformarea industriei aviatice, prin construirea unor componente din plastic grafenat, dar, de asemenea, ar putea fi folosită şi pentru a induce conductivitate în materiale bazate pe plastic. Plasticul care conduce curentul poate fi folosit pentru protecţia aripilor avioanelor, formate din fibră de carbon şi ar putea proteja avionul împotriva fulgerelor şi ar putea preveni scânteile.

Nanoelectronice

Grafenul ar mai putea fi folosit şi la electronice mici. Dispozitivele electronice convenţionale sunt formate din semiconductori de siliciu, contacte de metal şi toate componentele sunt puse vertical, unele peste celelalte. În comparaţie, cercetătorii de la Universitatea din Manchester au realizat nano-diode plate şi tranzistori bazaţi pe o arhitectură cu un singur strat. Astfel, în viitor am putea vedea semiconductori extraordinar de mici, care ar duce la o miniaturizare generală a dispozitivelor electronice cum ar fi telefoanele, televizoarele şi tabletele, dar în afară de aceste produse de consum, nanoelectronicele pot fi folosite în multe alte domenii vitale.

Panouri solare

Potrivit cercetătorilor de la Graphene Industries, materialul minune nu va ajuta numai industria telefoanelor mobile şi a televizoarelor, ci şi pe cea a panourilor solare. Astfel, cu ajutorul flexibilităţii şi proprietăţilor electronice ale grafenului, panourile solare ar putea fi lipite de acoperiş.