Wytworzysz grafen przy użyciu nagrywarki DVD. Grafen nadzieją elektroniki użytkowej?
Grafen czyli jedna z alotropowych form węgla, zbudowany jest z pojedynczej warstwy atomów węgla. Od kilku lat jest oczkiem w głowie wielu naukowców i badaczy. Możliwe, że już wkrótce, dzięki amerykańskim naukowcom z Uniwersytetu Kalifornii w Los Angeles (UCLA), każdy z nas będzie wstanie wytworzyć grafen przy użyciu płyty DVD oraz nagrywarki DVD z funkcją LightScribe. Najważniejszy jest jednak fakt, że za pomocą tej metody można stworzyć elektrochemiczne kondensatory magazynujące taką samą ilość energii, co obecnie stosowane rozwiązania, ale stworzone z grafenu baterie będzie można ładować 100, a nawet 1000 razy szybciej niż tradycyjne. Naładowanie baterii naszego smartfonu w oka mgnieniu w przyszłości może nie być mrzonką. To oczywiście pieśń przyszłości, jednak warto się przypatrzeć, czego przy zastosowaniu obecnie istniejących technologii obecnych w naszych komputerach udało się dokonać naukowcom.
Zespół fizyków pod kierownictwem profesora Richarda B. Kanera opracował metodę, dzięki której w domowych warunkach można wytworzyć grafen. Naukowcy wykorzystali do tego celu płyty DVD oraz nagrywarki z funkcją LightScribe. Na powierzchnię płyty DVD nanieśli cienką warstwę tlenku grafitu, tak by za pomocą laseru znajdującego się w naszych komputerach zamienić go w grafen. Następnie, jak zobaczycie na poniższym materiale wideo należy oddzielić wierzchnią warstwę płyty DVD na której znajduje się już grafen od reszty płyty, a później wyciąć przy użyciu nożyczek potrzebne elementy. Następnie tak wycięte dwie elektrody łączy się ze sobą przy użyciu elektrolitu i w ten prosty sposób powstają superkondensatory zwane również kondensatorami elektrochemicznymi.
Superkondesatory w porównaniu do tradycyjnych kondensatorów posiadają możliwość przechowywania znacznie większej ilości ładunku elektrycznego. Jednakże wadą takich kondensatorów nadal pozostaje możliwość gromadzenia przez nie znacznie mniejszej ilości energii na jednostkę masy (około 5 W ∙ h/kg) do źródeł chemicznych/baterii.
Arkusze grafenu otrzymane przez amerykańskich uczonych z UCLA posiadają również bardzo dużą powierzchnię na jednostkę masy. Wynosi ona aż 1520 m2/g, co oznacza że ponad 1,5 tysiąca metrów kwadratowych takiego arkusza waży tylko jeden gram. To wszystko przy przewodności elektrycznej na poziomie 1738 S/m (siemens na metr) dla przykładu węgiel posiada przewodność na poziomie 100 S/m. Zespół dodaje również, że te wszystkie właściwości zostają zachowane również po zginaniu materiału, który jest elastyczny i wytrzymały.
Wyżej opisane rzeczy może i nie porywają tak jak premiery nowego iPhone’a, ale jestem przekonany, że to do nich będzie należała przyszłość. To od tego jak prace zespołu z UCLA czy z innych ośrodków badawczych i naukowych zostaną wdrożone do powszechnego zastosowania zależy czy w końcu będziemy mogli przestać narzekać na baterię w naszych telefonach i wagę samochodów elektrycznych. O ile potrafimy podwajać moc obliczeniową naszych komputerów, smartfonów, tabletów i innych urządzeń elektronicznych, budować coraz mniejsze ekrany o rozdzielczości FullHD, tak technologia wykorzystywana do budowy baterii obecnych w tych urządzeniach zatrzymała się na lata. Oczywiście jest to zdanie osoby, która nie jest fizykiem, a tylko z uporem maniaka wypatruje odkryć, które mogą rozwiązać realne problemy, z jakimi większość z nas się boryka korzystając z urządzeń mobilnych.
Wiele osób pokłada w grafenie nadzieje na zrewolucjonizowanie za jego sprawą otaczającego nas świata. To właśnie w 2010 roku za badania nad nim Andriej Gejm oraz Konstantin Nowosiołow otrzymali Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki. Natomiast rok później Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych oraz Wydział Fizyki Uniwersytetu Warszawskiego poinformowały o opracowanej przez siebie technologii pozyskiwania dużych ilości grafenu najlepszej jakości. Wydaje się, zatem, że w najbliższych latach właśnie grafen i wiadomości na jego temat będą nas elektryzowały. Już ponad rok temu pojawiła się w internecie informacja o pracy zespołu z Uniwersytetu Northwestern na temat wykorzystania grafenu w akumulatorach litowo-jonowych, które miały poprawiać aż 10-krotnie ich parametry. Jeśli jest jakaś rzecz, za którą warto trzymać kciuki odnośnie przyszłości, to jest nią właśnie grafen, który wydaje się że może rozwiązać wiele męczących nas problemów technologicznych.
źródła: Cleantechnica.com, Extremetech.com, Vimeo.com, YouTube.com
