Știm că grafenul este o foaie de carbon cu un singur atom cu proprietăți unice. Are o structură cristalină hexagonală monostrat și este de 200 de ori mai puternică decât oțelul. Este de cinci ori mai ușor decât aluminiul și are proprietăți electrice sau termice unice. De la descoperirea sa, am auzit promisiuni despre cum va revoluționa multe tehnologii și, în unele cazuri, a făcut-o. Și câte dintre aceste promisiuni rămân de îndeplinit astăzi?
Inca in asteptare ...
Grafenul este excelent pentru ecranele tactile , OLED-urile sau LCD-urile, dar nimeni nu a făcut încă pasul. Desigur, toată lumea este clară că în viitor vom avea hârtie electronică cu grafen. De asemenea, ecrane mobile ultralight cu acest material, dar ... încă nu.
Permeabilitatea sa curioasă la apă, dar impermeabilitatea la majoritatea celorlalte lichide și gaze, îl face ideal pentru fabricarea filtrelor. În curând au apărut multe planuri de a construi plante de desalinizare cu grafen. Va fi foarte important ca multe zone ale lumii să poată obține cu ușurință apă proaspătă. Dar niciunul dintre aceste filtre nu a ieșit încă dintr-un laborator .
Afișaj OLED flexibil experimental
Știm că fibra de carbon este folosită mult pentru structura avioanelor, iar următorul pas va fi grafenul . Foarte rezistent, proprietățile sale electrice vor îmbunătăți rezistența la fulgere. Și fiind în sine un senzor pentru eforturi, pe lângă alte avantaje. Un avion are aproximativ 100 de kilometri de sârmă și grafenul din structură ar putea economisi cel mai mult. Dar ... din nou, este încă ceva în curs de desfășurare.
O altă promisiune a grafenului este eficiența sa pentru celulele fotovoltaice. Aproape transparent, un bun conductor de căldură și electricitate, comportamentul său în această utilizare este foarte promițător. Parcurile solare nu sunt doar mai ieftine și mai eficiente decât cele actuale, ci și mai puțin poluante pentru fabricare. În viitor, am putea purta chiar și articole de îmbrăcăminte al căror exterior ar încărca mobilul nostru grație grafenului. Dar, ca și celelalte promisiuni, va fi în viitorul mai mult sau mai puțin îndepărtat.
Rezistent și conductiv
Unele dintre utilizările actuale și prezente ale grafenului sunt legate de rezistența sa mecanică. Doar adăugați-l la alte materiale pentru a-și înmulți rezistența . Metalele sau materialele plastice beneficiază și acești compuși sunt deja utilizați în tehnologia aerospațială, în construcții sau în dispozitive mobile. Există deja un prim compus din cauciuc pentru anvelope care conține grafen. Perpetuus Carbon (Marea Britanie) produce grafen și a dezvoltat un aditiv compus din cauciuc cu materialul magic care este deja utilizat în anvelopele de biciclete și care va ajunge la mașini.
Anvelope pentru biciclete cu grafen
Pe de altă parte, grafenul este cel mai bun conductor de căldură din lume. Deoarece este și puternic și ușor, este ideal pentru utilizarea pe piese care necesită căldură conducătoare sau disipatoare. Se știe că cel puțin un mare producător de telefoane mobile folosește o foaie de grafen pentru a transporta căldura de la cipuri la zonele mai calde din interiorul telefonului mobil.
Supercondensatoare
O utilizare rapidă pentru grafen a fost fabricarea condensatoarelor. Un condensator este o componentă electronică care acumulează sarcină electrică. Spre deosebire de o baterie, nu are practic pierderi între încărcare și descărcare. În plus, aceste încărcări și descărcări pot fi foarte rapide. Dar până de curând nu existau condensatori uriași: sunt supercondensatori.
Tramvaiul chinezesc s-a deplasat cu supercondensatori grafen
Cea mai mare aplicație curentă este în vehiculele electrice. Dar mult mai mare decât o mașină sau o motocicletă: autobuze, tramvaie sau trenuri. Când unul dintre aceste vehicule alimentate electric frânează, motoarele sale generează o cantitate enormă de putere într-un timp foarte scurt. Numai un supercondensator poate primi această energie și o poate stoca, deoarece bateriile au nevoie de mai mult timp. Și apoi livrați energia înapoi pentru a începe. Producătorul chinez CRRC are deja două modele cu grafen. Unul pentru autobuze, capabil să-l deplaseze până la 10 kilometri după încărcare în doar un minut. Un altul, pentru tramvaie, se încarcă în 30 de secunde și mută tramvaiul până la 6 kilometri . În fabricarea sa, este contaminat mult mai puțin decât cu materiale tradiționale și nu prezintă niciun risc de explozie.
Pentru autoturisme sau scutere
Zap & Go este o companie britanică care produce și supercondensatoare cu ioni de carbon și grafen. Obiectivul său este de a înlocui multe baterii litiu actuale: în scutere, burghie, aspiratoare ... sau mașini. Începute ca o companie paralelă cu Universitatea din Oxford, sunt foarte aproape de locul în care s-au născut acum 40 de ani primele baterii cu litiu. Acum vine rândul acestei noi tehnologii, mai ieftină de fabricat pe scară largă, mai ecologică și mai sigură și mai durabilă. O „baterie” de grafen (supercondensator) poate dura 20 până la 30 de ani în utilizare normală.
Supercondensatoare cu grafen și nanotuburi de carbon
Un alt producător proeminent este German Skeleton Technologies. Au brevetat un tip de ultracondensator care utilizează o structură de nanotub de grafen. Au fost printre primii care au sărit în această tehnologie și se joacă cu un avantaj. Vând „baterii” de diferite dimensiuni și au fost folosite în competiție (KERS în F1 sau World Endurance), în unele mașini (sistem start-stop la semafoare) sau în Agenția Spațială Europeană pentru diferite sisteme spațiale. De asemenea, s-au specializat în aplicații mari, de exemplu pentru a acumula energie în centralele eoliene. Când este foarte vânt, excesul de energie este conservat, astfel încât în momentele calme să poată continua să fie trimisă.
După cum putem vedea, încetul cu încetul, ajung aplicații ale materialului „magic” grafen, deși unele dintre cele mai așteptate ne vor face să așteptăm.