Existuje len málo materiálov, ktoré sú propagované ako super-materiály, na to, aby ste ich uznali, potrebujete niekoľko pozoruhodných vlastností. Grafén je relatívne nedávno objavený materiál, ktorý má množstvo zaujímavých vlastností, ako napríklad to, aký je pevný a ľahký. Vedci a výskumníci tvrdo pracujú, skúmajú nové techniky na výrobu grafénu a skúmajú jeho možné využitie.
Grafén je umelo vytvorený alotrop alebo forma uhlíka. Pozostáva zo šesťuholníkovej štruktúry ako v grafite, ale je to list s hrúbkou iba jedného atómu, vďaka čomu je extrémne ľahký. Technicky sa viacvrstvové fólie stále nazývajú grafén až do približne 30 vrstiev, po ktorých sa potom nazývajú grafit.
V šesťuholníkovej štruktúre, ktorú používa grafén, tri zo štyroch dostupných elektrónov vytvárajú silné sigma väzby s tromi ďalšími atómami uhlíka. Posledný dostupný elektrón sa môže voľne pohybovať po celej vrstve grafénu. Voľný elektrón na atóm uhlíka robí grafén elektricky vodivým a výskum ukázal, že môže byť vodivejší ako meď. Vďaka trojitým silným väzbám sa grafén tak ťažko láme, že ak by ste vyrobili ekvivalentne hrubý plech, grafén by bol 100-krát pevnejší ako najsilnejšia oceľ.
Len 2,3 % optického svetla sa absorbuje, vďaka čomu sa grafén javí ako takmer priehľadný, čo je primárne spôsobené tým, že má hrúbku iba jedného atómu.
Kombinovaná sila, hmotnosť a priehľadnosť grafénu bola ilustrovaná v Nobelovej cene, ktorú títo dvaja priekopnícki výskumníci získali v roku 2010. Jeden štvorcový meter listu grafénu, ak by sa sformoval do hojdacej siete, by dokázal uniesť 4 kg mačku, zatiaľ čo sú takmer úplne priehľadné a vážia len 0,77 miligramu ako jeden z mačacích fúzov.
Výskum grafénu sa vykonáva v mnohých rôznych študijných odboroch, ako je medicína, elektronika a životné prostredie. Jedným z hlavných obmedzujúcich faktorov pre komerčné aplikácie boli historicky náklady. Za desaťročie od jeho prvého vytvorenia však náklady na výrobu grafénu výrazne klesli, čo znamená, že sa začínajú objavovať komerčné aplikácie.
Jedným z kľúčových odvetví, kde spotrebitelia jedného dňa uvidia, že grafén robí rozdiel, budú batérie. Výskum ukázal, že grafén bude schopný uložiť veľké množstvo energie do menších a ľahších balíčkov ako súčasné lítiové batérie, ktoré sa môžu nabíjať za niekoľko minút hodiny. Grafénové batérie budú pravdepodobne tiež flexibilné, čo im umožní ľahko zvinúť alebo tvarovať do rôznych tvarov.