Najnowsza interwencja Uważam Rze

Grafen klucz do przyszłości

Krzysztof Jóźwiak

Cały świat oszalał na punkcie grafenu – materiału, który może zrewolucjonizować elektronikę i kilka innych dziedzin wiedzy. Spory udział w badaniach nad nim mają także Polacy

Młody mężczyzna ubrany w czarny garnitur zostaje siłą wciągnięty do pomieszczenia przypominającego salę szkolną i brutalnie posadzony na jednym z krzeseł. Jego prześladowca grozi: „Nie wyjdziesz stąd, dopóki nie wymyślisz najcieńszego znanego człowiekowi materiału, poza tym ma on być supermocny i najlepiej na świecie przewodzić ciepło i elektryczność, tak jak węgiel". Młody człowiek popada w konsternację. Czy taki materiał w ogóle istnieje? Sprytny młodzian szybko jednak znajduje wyjście z tej, wydawałoby się, beznadziejnej sytuacji. Wystarczą mu do tego dwa przedmioty: ołówek, a konkretnie umieszczony w nim grafitowy wkład, i taśma samoprzylepna. Dzięki prostej mechanicznej metodzie otrzymuje grafen, dwuwymiarową formę węgla, która posiada wszystkie właściwości, o których była mowa. Ba! Potrafi o wiele więcej.

To fragment filmu, który możemy obejrzeć w internecie, prezentującego właściwości i genezę powstania grafenu – materiału przyszłości, który może znacząco wpłynąć na nasze życie codzienne. Czy to możliwe, aby jeden materiał posiadał aż tyle niesamowitych cech? Trudno uwierzyć, ale wszystko wskazuje na to, że tak właśnie jest i grafen jest po prostu skazany na sukces.

Zdzieranie węgla

Tajemnica grafenu ukryta była wewnątrz surowca doskonale nam znanego – węgla. Przez długie lata wiedzieliśmy o istnieniu jedynie dwóch tzw. alotropowych (alotropia to występowanie tego samego pierwiastka w odmianach różniących się od siebie budową wewnętrzną) postaci węgla – diamencie i graficie. W latach 80. XX w. odkryto fulereny, w których atomy węgla łączą się w specyficzny sposób i tworzą regularną, pustą w środku bryłę.

Na początku nowego stulecia okazało się, że istnieje jeszcze jedna forma czarnego złota, posiadająca właściwości znacznie ciekawsze niż pozostałe odmiany razem wzięte. Istnienie grafenu zostało opisane teoretycznie już w latach 60. ubiegłego wieku, ale pierwszą próbkę udało się uzyskać dopiero w 2004 r. zespołowi fizyków rosyjskiego pochodzenia pracujących na uniwersytecie w Manchesterze. Andriej Gejm i jego uczeń Konstantin Nowosiłow zrobili to dokładnie w sposób, jaki pokazano we wspomnianym zabawnym filmiku internetowym. Taśmę Scotch przyklejali do bryłki grafitu, odrywali cząstki, potem przyklejali kolejną taśmę, odrywali cząstki itd., aż otrzymali cieniutki płatek niewidocznego gołym okiem grafenu, czyli pojedynczej warstwy atomów węgla tworzących sześciokątne oczka podobne do plastra miodu. Warstwa taka jest idealnie płaska, ma jedynie dwa wymiary.

Gejm i Nowosiłow za swoje badania otrzymali w 2010 r. Nagrodę Nobla. Z pewnością zasłużenie, ponieważ odkryty przez nich materiał okazał się czymś na miarę nauki XXI wieku. Głównie z powodu swojej wielofunkcyjności. Ma szereg unikatowych cech, które można znaleźć w innych materiałach, ale osobno. Jest 50 razy wytrzymalszy od stali, a jednocześnie giętki i rozciągliwy – nawet o 20 proc. Jest najlepszym znanym współcześnie przewodnikiem ciepła i prądu, w zasadzie jest całkowicie przezroczysty – zatrzymuje jedynie 2 proc. padającego nań światła. I na dodatek jest superlekki.

Najlepszy z najlepszych

Możliwości zastosowania grafenu wydają się nieograniczone. Elektronika, kosmonautyka, lotnictwość, budownictwo, medycyna, optyka, wojsko, energetyka, ekologia to tylko niektóre dziedziny wiedzy, w których grafen będzie przełomem. Oto najistotniejsze cechy tego materiału przyszłości i najważniejsze osiągniecia nauki w tej dziedzinie:

Wytrzymałość i elastyczność. Mimo że jest ultracienki, bardzo trudno go przebić. Najlepiej do wyobraźni przemawia przykład: gdybyśmy grafenową płachtę naciągnęli na szklankę, nie bylibyśmy w stanie jej przebić nawet zaostrzonym ołówkiem, na którym postawilibyśmy słonia! Cecha ta daje pole do popisu m.in. konstruktorom sprzętu wojskowego – być może już niebawem żołnierz zamiast ciężkiej kamizelki kuloodpornej będzie mógł założyć lekki grafenowy kombinezon. A kula i tak go nie przebije. Grafen może także odesłać do lamusa supernowoczesne myśliwce czy samoloty pasażerskie typu Dreamliner. Grafenowe samoloty (a także samochody i inne pojazdy) staną się lżejsze i bardziej odporne na warunki atmosferyczne (grafen jest 10 razy bardziej wytrzymały na rozciąganie) i będą zużywały wielokrotnie mniej paliwa.

Poprzednia
1 2 3 4

Wstępniak

Materiał Partnera

Jak wdrożyć SAP S/4HANA?

Nowoczesne systemy informatyczne to podstawa dobrze działającego i innowacyjnego przedsiębiorstwa. Dla wielu firm wyzwaniem nie jest wybór systemu ERP, ale jego wdrożenie. Dlaczego? Musi być...

ZAMÓW UWAŻAM RZE

Aktualne wydania Uważam Rze dostępne na www.ekiosk.pl

Komentarz rysunkowy

Felietony

Intermedia

• MYŚLI I SŁOWA • BEATA SZYDŁO