Zastosowanie grafenu w praktyce: zobacz, jak nowy materiał może zmienić świat

1 Grafen ma szansę stać się materiałem przyszłości współczesnej branży technologicznej i zastąpić krzem. Mogą być z niego wytwarzane procesory komputerowe – pierwszy tranzystor, który został zbudowany z grafenu, pracuje częstotliwością 40 GHz. To 2,5 razy więcej niż najszybsze obecnie układy krzemowe. Naukowcy szacują, że grafenowe procesory mogą być nawet 1000 razy bardziej wydajne od krzemowych i pracować z częstotliwością 1THz. Grafen doskonale przewodzi prąd, dlatego może znaleźć zastosowanie m.in. w budowie sieci internetu bezprzewodowego i telefonii komórkowych, wzmacniając sygnał radiowy i zasięg.

2 Coraz częściej mówi się też o wykorzystywaniu grafenu do produkcji elastycznych wyświetlaczy dotykowych, które już niebawem mogą stać się nowym hitem na rynku. Giętkie, przypominające folię, wyświetlacze, będzie można dowolnie zwijać, nie martwiąc się jednocześnie o ich wytrzymałość. Dzięki temu, nasz smartfon będziemy mogli zawinąć na ręce niczym zegarek, a tablet będzie przypominał kartkę papieru. Na zdjęciu - PaperTab - wynalazek Uniwersytetu Queen's i Plastic Logic

3 Grafen polskiej produkcji będzie wykorzystywany w zbrojeniówce. Na początku kwietnia przedstawiciele Ministerstwa Skarbu i Agencji Rozwoju Przemysłu informowali, że spółka Nano Carbon, która produkuje i sprzedaje grafen, wejdzie w skład holdingu Polska Grupa Zbrojeniowa. Dzięki swoim właściwościom, grafen może zastępować oparte na krzemie podzespoły, w tym tranzystory.  Przemysłowe Centrum Optyki już zapowiedziało, że chce wykorzystać grafen do produkcji nanogogli noktowizyjnych używanych przez żołnierzy. Materiał może też znaleźć zastosowanie w produkcji masek gazowych, hełmów i wozów bojowych.

4 Najnowsze badania dowodzą, że z grafenu można też wytwarzać supernowoczesne baterie. Zdaniem naukowców z Uniwersytetu w Kalifornii ładowanie takich grafenowych baterii będzie przebiegać błyskawicznie. Co więcej, są one biodegradowalne, mają nieporównywalnie większą żywotność i wydajność niż oferowane dziś na rynku baterie. Jak pisał portal chip.pl, ładowanie iPhone'a zasilanego grafenowym superkondensatorem stworzonym przez badaczy trwa 5 sekund, a ładowanie  MacBooka - 30 sekund.  Grafen może też zrewolucjonizować proces ładowania samochodów elektrycznych, który przy wykorzystaniu nowej technologii trwałby tyle, co nalewanie benzyny do baku.

5 Akumulatory w samochodach to niejedyna możliwość wykorzystania grafenu w motoryzacji. Polscy naukowcy z Instytutu Transportu Samochodowego chcą wykazać przewagę grafenu w porównaniu z jednym z najbardziej trwałych jak dotychczas materiałów, czyli tytanem. Twierdzą, że wykorzystanie grafenu w produkcji zaworów silników zwiększy żywotność najważniejszego elementu samochodu nawet dwukrotnie. Czytaj więcej na ten temat tutaj.

6 Grafen  może stać się przełomem w fotowoltaice. Zdaniem badaczy z Massachusetts Institute of Technology (MIT), panele słoneczne z grafenu w przeliczeniu na ich masę mogą wyprodukować około tysiąc razy więcej energii niż krzemowe baterie.  Choć sprawność grafenowych paneli jest mniejsza niż tradycyjnych baterii, dużo lepiej przewodzą one prąd. Grafen jest też znacznie cieńszy od krzemu – najcieńsza warstwa krzemu naniesiona na baterię słoneczną jest nawet 50 razy grubsza od warstwy grafenu (ma grubość jednego atomu).  Przeźroczystość grafenu może w przyszłości pozwolić na montowanie takich cienkich grafenowych paneli nawet na szybach w oknach.

7 Zastosowanie grafenu nie ogranicza się tylko do elektroniki i przemysłu. Okazuje się, że może on być wykorzystywany także w medycynie. Naukowcy udowodnili już, że grafen ma właściwości bakteriobójcze i antyseptyczne – mogą więc być z niego wytwarzane materiały opatrunkowe. Teraz trwają prace nad wykorzystaniem tlenku grafenu w leczeniu raka mózgu. Ich pierwsze wyniki są obiecujące. Prof. Zygmunt Łuczyński ze Szkoły Głównej Gospodarstwa Wiejskiego, w której prowadzone są badania akademickie, tłumaczy, że otoczone grafenem komórki nowotworu umierają i nie pozostawiają szkodliwych pozostałości. Teraz grafen będzie modyfikowany pod względem własności fizycznych i chemicznych, tak, by otrzymać najbardziej odpowiedni materiał do tego typu badań.

8 Grafen można wykorzystywać również do odsalania wody, szczególnie w najbiedniejszych regionach świata, w których mieszkańcy cierpią z powodu braku dostępu do wody pitnej. Grafen jest hydrofobowy – oznacza to, że przez jego strukturę nie przenikają cząsteczki wody. Naukowcy udowodnili jednak, że gdy zwinie się go w tzw. kapilarę, czyli bardzo wąską rurkę, będzie działał jak filtr - zatrzyma sól, a przepuści cząsteczki wody. Wykorzystując grafen, badacze z University of Manchester chcą opracować urządzenie, dzięki któremu szklankę wody pitnej będzie można uzyskać w ciągu kilku minut ręcznego pompowania.

9 Sposób na wykorzystanie grafenu znaleźli też naukowcy z Narodowego Instytutu Grafenu w Manchesterze. Z połączenia grafenu i lateksu chcą produkować nowy typ prezerwatyw. Zastosowanie takich materiałów ma sprawić, że nowe prezerwatywy będą niezwykle cienkie i bardzo wytrzymałe. Dr Aravind Vijayaraghavan, który prowadzi ten nowatorski projekt, został już doceniony przez fundację Billa i Melindy Gatesów i otrzymał grant w wysokości 100 000 dol. na jego realizację.

10 Jeśli zainteresowały Cię galeria o grafenie, polecamy również zestawienie 12 polskich innowacji, które zmieniły świat.