Есть несколько материалов, которые рекламируются как суперматериалы, и для того, чтобы их можно было распознать, вам нужны довольно примечательные особенности. Графен - это относительно недавно открытый материал, который имеет ряд интересных особенностей, например, насколько он прочный и легкий. Ученые и исследователи усердно работают, исследуя новые методы производства графена и исследуя его возможные применения.
Графен - это искусственный аллотроп или форма углерода. Он состоит из гексагональной структуры, как у графита, но представляет собой лист толщиной всего в один атом, что делает его чрезвычайно легким. Технически многослойные листы по-прежнему называются графеном примерно до 30 слоев, после чего они называются графитом.
В гексагональной структуре, которую использует графен, три из четырех доступных электронов образуют сильные сигма-связи с тремя другими атомами углерода. Последний доступный электрон может свободно перемещаться по всему листу графена. Свободный электрон на атом углерода делает графен электропроводящим, и исследования показали, что он может быть более проводящим, чем медь. Трехсильные связи делают графен настолько трудным для разрушения, что если вы сделаете лист стали такой же толщины, графен будет в 100 раз прочнее самой прочной стали.
Только 2,3% оптического света поглощается, поэтому графен кажется почти прозрачным, в первую очередь из-за того, что он имеет толщину всего в один атом.
Сочетание прочности, веса и прозрачности графена было проиллюстрировано Нобелевской премией, которая была присуждена двум исследователям-новаторам в 2010 году. Лист графена площадью один квадратный метр, если его превратить в гамак, сможет выдержать 4-килограммовую кошку, в то время как он почти полностью прозрачен и весит всего 0,77 миллиграмма одного из кошачьих усов.
Исследования графена ведутся во многих различных областях, таких как медицина, электроника и охрана окружающей среды. Исторически одним из основных ограничивающих факторов для коммерческих приложений была стоимость. Однако за десятилетие, прошедшее с момента его создания, стоимость производства графена значительно упала, а это означает, что начинают появляться коммерческие приложения.
Одна из ключевых отраслей, где потребители однажды увидят, что графен имеет значение, будут аккумуляторы. Исследования показали, что графен может хранить большое количество энергии в меньших и легких упаковки, чем существующие литиевые батареи, которые могут заряжаться за несколько минут, а не часы. Графеновые батареи, вероятно, также будут гибкими, что позволит им легко скручивать или формировать различные формы.