Vi ved, at grafen er et enkelt atom tykt kulstofark med unikke egenskaber. Den har en monolag sekskantet krystallinsk struktur og er 200 gange stærkere end stål. Det er fem gange lettere end aluminium og har unikke elektriske eller termiske egenskaber. Siden opdagelsen har vi hørt løfter om, hvordan det vil revolutionere mange teknologier, og i nogle tilfælde har det gjort. Og hvor mange af disse løfter er der stadig til at blive opfyldt i dag?
Venter stadig ...
Grafen er fantastisk til berøringsskærme , OLED'er eller LCD-skærme, men ingen har taget skridt endnu. Selvfølgelig er alle klare på, at vi i fremtiden vil have grafen elektronisk papir. Også ultralette mobilskærme med dette materiale, men ... endnu ikke.
Dens nysgerrige permeabilitet over for vand, men uigennemtrængelighed for de fleste andre væsker og gasser, gør den ideel til fremstilling af filtre. Snart opstod der mange planer om at bygge afsaltningsanlæg med grafen. Det vil være meget vigtigt for mange områder af verden at være i stand til let at få ferskvand. Men ingen af disse filtre er endnu kommet ud af et laboratorium .
Eksperimentel fleksibel OLED-skærm
Vi ved, at kulfiber bruges meget til flystrukturen, og det næste trin vil være grafen . Meget modstandsdygtig, dets elektriske egenskaber forbedrer modstandsdygtigheden over for lyn. Og at være i sig selv en sensor for indsatsen ud over andre fordele. Et fly har omkring 100 kilometer ledning, og grafen i strukturen kan spare mest. Men ... igen er det stadig noget undervejs.
Et andet løfte om grafen er dets effektivitet for solceller. Næsten gennemsigtig, en god leder af varme og elektricitet, dens adfærd i den anvendelse er meget lovende. Solparker er ikke kun billigere og mere effektive end de nuværende, men også mindre forurenende at fremstille. I fremtiden kunne vi endda bære tøj, hvis ydre vil oplade vores mobil takket være grafen. Men som de andre løfter vil det være i en mere eller mindre fjern fremtid.
Modstandsdygtig og ledende
Nogle af de faktiske og nuværende anvendelser af grafen er relateret til dets mekaniske styrke. Føj det bare til andre materialer for at formere dets styrke . Metaller eller plast har fordel, og disse forbindelser anvendes allerede inden for rumfartsteknologi, byggeri eller mobile enheder. Der er allerede en første gummiblanding til dæk, der indeholder grafen. Perpetuus Carbon (UK) fremstiller grafen og har udviklet et additiv af gummiblanding med det magiske materiale, der allerede bruges i cykeldæk og vil nå ud til biler.
Cykeldæk med Graphene
På den anden side er grafen den bedste varmeleder i verden. Da den også er stærk og let, er den ideel til brug på dele, der kræver ledende eller spredende varme. Det er kendt, at mindst en stor mobiltelefonproducent bruger et grafenark til at transportere varmen fra chipsene til varmere områder inde i mobilen.
Superkondensatorer
En hurtig set brug af grafen var at fremstille kondensatorer. En kondensator er en elektronisk komponent, der akkumulerer elektrisk ladning. I modsætning til et batteri har det stort set intet tab mellem opladning og afladning. Derudover kan disse uploads og downloads være meget hurtige. Men indtil for nylig var der ingen enorme kondensatorer: de er superkondensatorer.
Kinesisk sporvogn flyttes med grafensuperkondensatorer
Dens største aktuelle anvendelse er i elektriske køretøjer. Men meget større end en bil eller en motorcykel: busser, sporvogne eller tog. Når en af disse elektrisk drevne køretøjer bremser, genererer dens motorer en enorm mængde kraft på meget kort tid. Kun en superkondensator kan modtage denne energi og gemme den, da batterier har brug for mere tid. Og lever derefter den energi tilbage for at komme i gang. Den kinesiske producent CRRC har allerede to modeller med grafen. En til busser, der kan flytte den op til 10 kilometer efter opladning på kun et minut. En anden, for sporvogne, oplader på 30 sekunder og bevæger trikken op til 6 kilometer . Ved fremstilling er det forurenet meget mindre end med traditionelle materialer, og de har ingen risiko for eksplosion.
Til biler eller scootere
Zap & Go er et britisk firma, der også fremstiller superkondensatorer med carbon- og grafionioner. Dens mål er at udskifte mange nuværende lithiumbatterier: i scootere, øvelser, støvsugere ... eller biler. Startet som et parallelt firma til University of Oxford, de er meget tæt på, hvor de første lithiumbatterier blev født for 40 år siden. Nu kommer turen til denne nye teknologi, billigere at fremstille i stor skala, grønnere og sikrere og mere holdbar. Et grafen "batteri" (superkondensator) kan vare 20 til 30 år ved normal brug.
Superkondensatorer med nanorør af grafen og kulstof
En anden fremtrædende producent er den tyske Skeleton Technologies. De har patenteret en type ultrakapacitor, der bruger en grafen nanorørstruktur. De var blandt de første til at springe ind i denne teknologi , og de spiller med en fordel. De sælger "batterier" i forskellige størrelser, og de er blevet brugt i konkurrence (KERS i F1 eller World Endurance), i nogle biler (start-stop-system ved trafiklys) eller i Den Europæiske Rumorganisation for forskellige rumsystemer. De har også specialiseret sig i store applikationer, for eksempel for at akkumulere energi i vindkraftværker. Når det er meget blæsende, bevares den overskydende energi, så den i rolige øjeblikke kan blive sendt videre.
Som vi kan se, ankommer lidt efter lidt applikationer af det “magiske” materiale grafen, selvom nogle af de mest forventede stadig får os til at vente.