Zastosowania grafenu. Wszystko, co wiemy o grafenie

Ile rodzajów odmian grafenu by nie powstało, to ich zastosowania są niezmienne. A raczej niezmiennie ich przybywa. Zatem tutaj ponownie skupimy się na bardziej ogólnym podziale odkrytych już zastosowań grafenu, choć warto zaznaczyć, że nie wszystkie z nich są faktycznie wykorzystywane. W każdym razie, nie przedłużając, oto główne zastosowania tego niezwykłego materiału (i trochę o wkładzie Polaków w badania).

Powłoki ochronne

Jako iż grafen jest niesamowicie cienkim materiałem (przypominam - grubość jednego atomu) to nie dało się uniknąć zastosowania go we wszelkiego rodzaju powłokach ochronnych. Jego właściwości pozwoliły na opracowanie farb antykorozyjnych, antystatycznych, antyporostowych, czyli zabezpieczających okręty przez glonami i zanieczyszczeniami znajdującymi się w wodzie; oraz do malowania karoserii samochodów. Idąc dalej, opracowywane są również pasty termoprzewodzące oraz wykorzystanie past grafenowych w procesie drukowania elastycznych elementów elektronicznych. Nad drugim z nich aktualnie pracuje zespół badaczy z Wydziału Mechatroniki na Politechnice Warszawskiej, pod kierownictwem prof. dr hab. inż. Małgorzaty Jakubowskiej.

Źródło: Agnieszka Dąbrowska, Andrzej Huczko, Magdalena Kurcz, „Grafen. Otrzymywanie, charakterystyka, zastosowania”, Wydawnictwo Uniwersytetu Warszawskiego, 2020.

Grafen krzepi!

Grafen znalazł zastosowanie również jako swojego rodzaju wzmacniacz przeróżnych konstrukcji. Wbrew pozorom nie chodzi tutaj tylko i wyłącznie o materiały budowlane czy wykorzystywane w wymagających warunkach. Już teraz zakupić można np. sprzęt sportowy wzmacniany grafenem. Za przykład można podać: rakiety tenisowe, których używają np. Djokovic i Szarapowa, buty ze wzmacnianymi grafenem podeszwami, buty kolarskie, narty czy kaski. Grafenem wzbogacane są również jachty, konstrukcje lotnicze, czy koła rowerowe. Warto wspomnieć o porzuconym co prawda, projekcie samochodu Hussarya polskiej firmy Arrinera SA, do którego produkcji wykorzystano lakier grafenowy.

Przeszkodą w realizacji projektu były problemy finansowe firmy, a szkoda, bo samochód zapowiadał się niezwykle ciekawie, źródło: Matthew Lamb/Creative Commons.

Elektronika

Pamiętacie o krzemie? Bardzo dobrze. Bo wiele badań wskazuje na to, że grafen może być w stanie zastąpić krzem w wielu podzespołach czy konstrukcjach elektronicznych. Ba, nie tylko zastąpić, ale sprawdzić się lepiej od niego. Dzięki dobremu przewodnictwu i niewielkim rozmiarom grafen wydaję się niemalże idealnym materiałem do produkcji superszybkich układów scalonych, tranzystorów, miniaturowych urządzeń elektromechanicznych np. czujników, biomarkerów, czy elementów mikroskopów. Choć tutaj trzeba podkreślić fakt, że przy produkcji niektórych z tych urządzeń problemem jest zerowa przerwa energetyczna, którą naukowcy próbują obejść poprzez modyfikowanie sposobu produkcji grafenu.