Existem poucos materiais que são apresentados como supermateriais, para ser reconhecido como tal você precisa de algumas características bastante notáveis. O grafeno é um material descoberto recentemente que possui uma série de características interessantes, como o quão forte e leve ele é. Cientistas e pesquisadores estão trabalhando arduamente, investigando novas técnicas para produzir grafeno e explorando seus usos potenciais.
O grafeno é um alótropo feito pelo homem, ou forma, de carbono. Consiste em uma estrutura hexagonal como na grafite, mas é uma folha de apenas um átomo de espessura, o que a torna extremamente leve. As folhas tecnicamente multicamadas ainda são chamadas de grafeno até cerca de 30 camadas, após as quais são chamadas de grafite.
Na estrutura hexagonal que o grafeno usa, três de seus quatro elétrons disponíveis para formar fortes ligações sigma com três outros átomos de carbono. O elétron final disponível está livre para viajar por toda a folha de grafeno. O elétron livre por átomo de carbono torna o grafeno eletricamente condutor, e pesquisas demonstraram que ele pode ser mais condutor do que o cobre. As ligações três fortes tornam o grafeno tão difícil de quebrar que, se você fizesse uma folha de aço com espessura equivalente, o grafeno seria 100 vezes mais forte do que o aço mais forte.
Apenas 2,3% da luz óptica é absorvida, fazendo com que o grafeno pareça quase transparente, principalmente devido ao fato de ter apenas um único átomo de espessura.
A combinação de força, peso e transparência do grafeno foi ilustrada no Prêmio Nobel que os dois pesquisadores pioneiros receberam em 2010. Uma folha de grafeno de um metro quadrado, se transformada em rede, seria capaz de suportar um gato de 4 kg, enquanto sendo quase completamente transparente e pesando apenas até um dos bigodes do gato com 0,77 miligramas.
A pesquisa sobre o grafeno está sendo realizada em muitos campos diferentes de estudo, como medicina, eletrônica e meio ambiente. Um dos principais fatores limitantes para aplicações comerciais tem sido historicamente o custo. Na década desde que foi criado, no entanto, o custo de produção do grafeno caiu significativamente, o que significa que as aplicações comerciais estão começando a aparecer.
Uma das principais indústrias onde os consumidores verão um dia o grafeno fazendo a diferença serão as baterias. A pesquisa mostrou que o grafeno será capaz de armazenar grandes quantidades de energia em menores e mais leves pacotes do que as baterias de lítio atuais que podem ser capazes de carregar em alguns minutos, em vez de horas. As baterias de grafeno provavelmente também serão flexíveis, permitindo que sejam facilmente enroladas ou moldadas em diferentes formatos.