„Metro”: Zalejemy świat grafenem

Grafen (płaska struktura złożona z atomów węgla) ma niespotykane właściwości (giętkość, przewodzenie, wytrzymałość). Gdyby udało się wytwarzać z niej przedmioty codziennego użytku, zrewolucjonizowałaby nasze życie bardziej niż krzem. Można by stworzyć m.in. rozciągliwe i przezroczyste tablety dające się zwinąć w rulonik i włożyć do kieszeni; procesory kilkaset razy szybsze niż krzemowe; sztuczne ścięgna do wszczepienia w stawy czy zbiorniki paliwa, dzięki którym auta będą mogły jeździć na wodór. To tylko kilka przykładów patentów składanych na świecie.

Właściwości grafenu

• Bardzo dobry przewodnik ciepła oraz elektryczności - zmierzona przewodność cieplna wynosi od 4840±440 do 5300±480 W/mK (dla porównania srebro - 429 W/mK)
• Posiada niewielką rezystancję
• Bardzo wysoka ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej przy założeniu jedynie rozpraszania na fononach μ = 200 000 cm²/Vs (dla porównania krzem - 1500 cm²/Vs, arsenek galu - 8500 cm²/Vs)
• Prędkość przepływu elektronów, wynosząca 1/300 prędkości światła, umożliwia badanie efektów relatywistycznych dla elektronu poruszającego się w przewodniku
• Jest prawie przezroczysty - warstwa o grubości jednego atomu pochłania 2,3% białego światła.
• Jest ponad 100 razy mocniejszy niż stal (o tej samej grubości), a zarazem tak elastyczny, że można go bez szkody rozciągnąć o 20%.
• Membrana z utlenionego grafenu nie przepuszcza gazów, nawet atomów helu, a równocześnie jest całkowicie przenikalna przez wodę (H2O). Daje to możliwość zastosowania do filtracji w temperaturze pokojowej, np. w celu zwiększenia stężenia alkoholu bez użycia klasycznej destylacji czy wymrażania lub taniej produkcji wody pitnej z wody morskiej.

Jest jedno "ale" - wysokie koszty produkcji. Polskim naukowcom z Politechniki Łódzkiej, która razem z warszawskim Instytutem Technologii Materiałów Elektronicznych (zgłosił technologię do opatentowania na całym świecie) i firmą Seco-Warwick ze Świebodzina (buduje piece do obróbki metali), udało się uzyskać najniższe koszty - mniej niż 300 dol./cm kw. To właśnie ze Świebodzina wyjadą maszyny do produkcji taniego grafenu "Made in Poland".

Pierwsze urządzenia mogą trafić do zagranicznych odbiorców w przyszłym roku.

zdjęcie: AlexanderAlUS / Wikimedia Commons, CC-By-SA-3.0