Grafen, materijal koji je trenutno u centru pažnje naučnika i inženjera, jedan je od najfascinantnijih i najperspektivnijih materijala otkrivenih u poslednjih nekoliko decenija. Ovaj jednoslojni ugljenikov materijal, debljine samo jednog atoma, posjeduje neverovatnu kombinaciju osobina koje ga čine jedinstvenim: izuzetno je tanak, ali neverovatno jak, gotovo providan, a istovremeno toliko gust da ni najmanji atomi gasa ne mogu proći kroz njega.
Osnovne karakteristike grafena
Fizičari Konstantin Novoselov i Andre Geim, koji su za svoja istraživanja o grafenu 2010. godine dobili Nobelovu nagradu za fiziku, otkrili su da je grafen oko 200 puta jači od čelika. „Grafen je toliko jak da bi, kako bismo probili list ovog materijala debljine najlona, morali balansirati slona na vrhu olovke,“ izjavio je profesor Džejms Houn sa Univerziteta Kolumbija.
Grafen je izuzetno lagan, šest puta lakši od čelika, i ima pet do šest puta manju gustinu. Pored toga, on je trinaest puta savitljiviji, što ga čini idealnim materijalom za primenu u industrijama gde su fleksibilnost i snaga od ključnog značaja, poput avio-industrije. Zahvaljujući svojoj elastičnosti, grafen otvara mogućnosti za nove, radikalne dizajne u svim vrstama vozila.
Primene grafena u industriji
Osim svoje izuzetne čvrstoće i lakoće, grafen je odličan provodnik struje, što ga čini veoma atraktivnim za elektroniku. Na primer, kada ga pogodi svetlost, grafen postaje toplotni provodnik, stvarajući struju dok sam materijal ostaje hladan. Ova osobina omogućava grafenu da proizvodi i sprovodi struju u običnim uslovima, kao što su sobna temperatura i prirodna svetlost, što je od ključnog značaja za buduće energetski efikasne uređaje.
Grafen u desalinizaciji i fotosintezi
Jedna od najočiglednijih potencijalnih primena grafena je u procesu desalinizacije morske vode, koji bi mogao biti i do 1000 puta efikasniji sa ovim materijalom. S obzirom na to da je 97% vode na Zemlji slano, grafen bi mogao biti revolucionarno rešenje za globalni problem nestašice pitke vode. Njegova nanopropusna struktura omogućava vodi da prolazi, ali zadržava soli, i to bez potrebe za dodatnim pritiskom, što je trenutno potrebno kod standardnih filtera.
Pored toga, grafen pokazuje izuzetan potencijal u oblasti veštačke fotosinteze. Dok biljke koriste hlorofil kao fotokatalizator, laboratorijski procesi su složeniji. Ipak, grafen, posebno u kombinaciji sa enzimom porfirinom, pokazuje izvanrednu efikasnost u celokupnom sunčevom spektru, što ga čini vodećim kandidatom za razvoj veštačkih fotokatalizatora.
Samoregeneracija i budućnost grafena
Jedna od najfascinantnijih karakteristika grafena je njegova sposobnost samoregeneracije. Istraživači sa Univerziteta u Mančesteru otkrili su da grafen, iako tanak samo jedan atom, može sam popraviti oštećenja kada se izloži slobodnim atomima ugljenika. Ova osobina bi mogla revolucionisati proizvodnju i produžiti vek trajanja materijala, što je od izuzetnog značaja za različite industrije.
S obzirom na sve ove osobine, grafen ima potencijal da promeni svet kakav poznajemo, otvarajući nove mogućnosti u oblastima kao što su energetika, elektronika, avio-industrija, pa čak i u medicini. Na primer, istraživači trenutno rade na razvoju biokompatibilnih grafenskih implantata, koji bi mogli igrati ključnu ulogu u budućim medicinskim tretmanima.
Grafen je materijal budućnosti, a sa svakim novim istraživanjem, njegove primene postaju sve jasnije. Možemo očekivati da će ovaj materijal imati ogroman uticaj na različite aspekte našeg života u decenijama koje dolaze.
