O jednovrstvé formě uhlíku – grafenu, se už sní neuvěřitelně dlouho, Důvodem je především v tom, že v rámci jednoduché 2D konstrukce uhlíkových atomů nabízí neuvěřitelné vlastnosti – jedná se o nejpevnější materiál na světě a elektrony se skrze něj dokáží pohybovat takřka rychlostí světla.
Díky těmto speciálním vlastnostem může způsobit revoluci v oblasti tranzistorů, který by mohly mít frekvence i v řádu THz, solárních článcích s neuvěřitelně vysokou efektivitou nebo nabídnout baterie s vysokou kapacitou, které lze extrémně rychle nabíjet.
Možností použití je pochopitelně nepřeberné množství, ale vše závisí na tom, aby ho bylo možné vyrábět za co nejnižší cenu a v co největším množství.
Tři ingredience k efektivní výrobě grafenu
Vědci z univerzity v Kansasu vyvinuli a úspěšně si také patentovali novou metodu, jak vyrábět grafen mnohem jednodušeji, levnější, rychleji a také s minimálními požadavky na dodatečnou energii nebo spoustu nebezpečných chemikálií.
Zapalovací svíčka se stará o pravidelné exploze uvnitř nádoby, kde jsou veškeré potřebné částí pro tvorbu grafenu
Systém využívá pouze tří základních částí – uhlovodíkový plyn, kyslík a klasickou zápalnou svíčku, kterou jistě každý zná například z automobilů. Vše funguje zcela jednoduše – uzavřená natlakovaná nádoba se naplní ethenem, ethynem a kyslíkem a pomocí neustálých výbuchů, které způsobuje jiskra zapalovací svíčky, vzniká grafen, který se usazuje na vnitřním povrchu nádoby.
Vyrobený grafen na vnitřním povrchu nádoby
Tento způsob přitom vědci objevili vyloženě náhodou, protože původně měli v plánu vyrábět uhlíkový aerosol pro použití v gelu, který může sloužit jako základní materiál pro filtraci vody, fuel cell a podobně.
Vyrobí tisíckrát více už i v malé laboratoři
Současné metody výroby grafenu vyžadují spoustu energie, protože dochází ke spalování a míchání grafitu s řadou nebezpečných chemikálií (kyselina sírová, dusičnan sodný, manganistan draselný nebo například hydrazin) při vysokých teplotách kolem jednoho tisíce stupňů Celsia. Výsledkem je ale stejně nízká výtěžnost.
Dalším cílem je zrychlit proces získávání grafenu z nádoby z minut na sekundy
Nová metoda ale umožňuje místo miligramů vyrábět rovnou gramy a to i v této malé laboratoři. Vzhledem k tomu, že vědci používají jen velmi malou nádobu, je to obrovský pokrok v efektivitě výroby.
Revoluce je za rohem
Podle vyjádření je pochopitelně nutné ještě další vyladění výroby, aby vyrobený grafen měl ještě vyšší kvalitu, lepší výtěžnost a byl tak připraven pro skutečně velkou průmyslovou výrobu, která bude zahrnovat vše ve velkém a v mnohem větších jednotkách. Začíná tak především inženýrská činnost, kdy vědci musí vylepšit i systém odebírání grafenu z nádoby, aby netrval minuty, ale pouze sekundy.
Pokud nenastane žádný problém, „grafenové revoluce“ se dočkáme dříve, než se v posledních letech zdálo. Efektivní a levná průmyslová výroba grafenu se dotkne většiny zařízení (a jejich částí), která používáme, ale zasáhne i takové segmenty jako jsou lety do vesmíru, urychlovače částic (výzkum) nebo třeba supravodivost. Dostupný a levný grafen zkrátka ohlašuje další éru vědeckofantastických technologií, které se mohou stát realitou.