1. SPIDER'S WEB
  2. Tech

Wytworzysz grafen przy użyciu nagrywarki DVD. Grafen nadzieją elektroniki użytkowej?

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.

wykres David V. Ragone / źródło: wikipedia
wykres David V. Ragone / źródło: wikipedia

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.