Jači je čak i od čelika: Čudotvorni materijal tanak kao papir

12.08.2024. | 21:31

Istovremeno i najtanji i najjači, gotovo providan, a toliko gust da ni najmanji atomi gasa ne mogu da prođu kroz njega, grafen je odličan provodnik struje, jači od čelika, a rastegljiv i za svoju petinu.

Fizičari rođeni u Rusiji, Konstantin Novoselov i Andre Geim, a oba nastavnici na Univerzitetu u Mančesteru, osvojili su 2010. godine i Nobelovu nagradu za fiziku za svoj rad sa ovim materijalom.

Naše istraživanje je utvrdilo da je grafen najjači materijal ikada pronađen, jer je oko 200 puta jači od konstrukcijskog čelika”, izjavio je profesor Džejms Houn sa Univerziteta Kolumbija i dodao:

„Morali bismo balansirati slona na olovci da bi probili list grafena debljine najlona”.

Grafen ima dvodimenzionalnu ugljenikovu strukturu debljine jednog atoma. Neobično je čvrst, a u isto vrijeme i elastičan. Šest puta je lakši od čelika, ima pet do šest puta manju gustinu i trinaest puta je savitljiviji.

Ove karakteristike imaju potencijal da dostignu veliki uticaj u budućnosti, posebno u avio industriji. S obzirom na fleksibilnost grafena, novi i radikalan dizajn bi mogao biti dostupan za sve vrste vozila. Osim toga, grafen je materijal koji se može i reciklirati, što ga čini relativno lakim i jeftinim za proizvodnju.

Kada se stavi na različite materijale, grafen može poprimiti njihova svojstva. Eksperimenti, sprovedeni na MIT-u, dokazali su ovu vrstu ponašanja.

Kada ga pogodi bila koja vrsta svjetlosti, grafen dobija karakteristike toplog provodnika i stvara struju, otkrili su istraživači. Elektroni molekula grafena dobiju dovoljno energije da počnu da se kreću, iako ugljenik ispod ostaje hladan. Grafen može proizvesti i sprovoditi struju u najobičnijim uslovima, kao što su soba do koje dopire sunčeva svjetlost.

Iako je već dovoljno impresivan, čini se da grafen ima još nekoliko asova u rukavu.

Može, na primjer, povećati efikasnost desalinizacije za 100 ili 1000 puta. Desalinizacija je izuzetno važna, jer oko 97% vode na našoj planeti nije za piće, s obzirom da je slana. A metode uklanjanja soli iz vode su dugotrajne i skupe.

Grafen ima potencijal da promijeni način na koji se do sada vršila desalinizacija i riješi problem nestašice pitke vode u svijetu. Listovi grafena su debljine jednog atoma. Budući da je nanopropustan, može propuštati vodu da prođe kroz njega, ali ne i soli, i sve to bez potrebe za ikakvim pritiskom, pomoću kojih trenutni filteri rade.

Nedavna studija tima naučnika sa Instituta za hemijsko i tehnološko istraživanje i Evha ženskog univerziteta u Južnoj Koreji, otkrila su da grafen ima potencijal za povećanje efikasnosti vještačke fotosinteze.

U biljkama, fotokatalizator je hlorofil. U laboratoriji, proces je malo teži, ali grafen bi mogao biti odgovor.

Budući da je 46% ukupne sunčeve svjetlosti koja udara Zemlju u vidljivom spektru, a samo 4% u UV dijelu, dosadašnji vještački fotokatalizatori koji se hrane vidljivim sunčevim svijetlom nisu pokazali najbolji rezultat. Običan list grafena, u kombinaciji sa malo enzima porfirina, postao je izuzetno funkcionalan u svim djelovima sunčevog svjetlosnog spektra, što ga je odmah učinilo najboljim kandidatom za vještačke fotokatalizatore.

Ovo otkriće će se uskoro primijeniti i na vještačke solarne ćelije koje se hrane sunčevom svjetlošću i ugljen dioksidom, a pretvaraju ih u metansku kisjelinu, koja se koristi u industriji plastike.

Čini se da pitanje više nije „šta grafen može“, već „šta grafen ne može da učini“.

Uz ostale impresivne karakteristike ovog materijala budućnosti, listovi grafena mogu sami da zakrpe i svoje rupe.

Istraživači sa Univerziteta Mančester slučajno su otkrili da grafen, čija je jedina slabost to što je zbog svoje „debljine“ od jednog atoma sklon oštećenju, kada se izloži gomili slobodnih atoma ugljenika, može sam popuniti sve rupe – i biti kao nov, prenosi RTCG.