O zastosowaniu grafenu nie wiadomo jeszcze wszystkiego, a już zmienił on oblicze np. branż elektronicznej i medycznej. Dowiedz się, w czym tkwi sekret tego tworzywa, jakie ma ono właściwości i w jaki sposób może poprawić jakość życia obecnych i przyszłych pokoleń.
- Czym jest grafen?
- Jakie zastosowanie ma grafen?
- Lecznicze właściwości grafenu.
- Właściwości fizyczne i chemiczne grafenu a branża budowlana.
Dalsza część artykułu pod materiałem wideo
Grafen i jego zastosowanie
O samym grafenie i jego zastosowaniu można napisać poważną publikację naukową. Wyglądem przypomina nieco plaster miodu. Ma płaską strukturę ułożoną w sześciokąt, a jego grubość nie przekracza jednego atomu i jest twardszy od stali. Grafen odkryli w 2004 roku Andriej Gejm i Konstantin Nowosiłow. Co ciekawe, w tamtym czasie nawet sami naukowcy nie wiedzieli, że ich wynalazek jest aż tak przełomowy.
W pierwszej kolejności grafen znalazł zastosowanie w branży elektronicznej, ponieważ jest o wiele lepszym przewodnikiem ciepła niż krzem. Pewnego dnia prawdopodobnie w pełni zastąpi mikroprocesory krzemowe i będzie miał również znaczny wpływ na dostarczanie energii. Także inżynierowie przemysłów samochodowego, lotniczego i budowlanego zacierają ręce na myśl o grafenie.
Potencjalnych obszarów na zastosowanie grafenu jest dużo i przybywa ich z każdym rokiem. Do nietypowych wynalazków z tego tworzywa zalicza się m.in. wytrzymały papier przewodzący prąd, elastyczne uszczelki i półprzewodniki. Zastosowanie grafenu w dziedzinie ochrony środowiska z pewnością będzie coraz większe. Płatki grafenu są w stanie oczyścić nawet radioaktywną wodę dosłownie w kilka minut. Dzięki temu, że jest lżejszy i twardszy niż stal, z pewnością sprawdzi się podczas konstruowania lekkich samolotów. Tu warto dodać, że w 2018 roku Brytyjczycy stworzyli pierwszy grafenowy samolot. Jednak wszystkie wymienione zastosowania materiału to jedynie niewielki ułamek tego, co jeszcze będzie można z niego wykonać.
Podstawowe informacje o właściwościach grafenu
Grafen przede wszystkim świetnie przewodzi ciepło i jest niemalże przezroczysty. Cechuje go również niewielka oporność (rezystencja) i wysoka ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej. Jedną z najważniejszych właściwości grafenu jest wytrzymałość – można go rozciągnąć o 20%. Co ciekawe, grafenowa membrana przepuszcza wodę, ale zatrzymuje nawet atomy helu oraz inne gazy. Dzięki tej cesze stosuje się go do destylacji alkoholu. Równie imponujące są właściwości biologiczne grafenu. Tworzywo ułatwia wzrost i różnicowanie się komórek. Oprócz tego wyróżnia go imponująca adhezja komórek. Jak widać, wiele wskazuje na to, że już wkrótce wszyscy ludzie na świecie będą wiedzieć, co to jest grafen.
Lecznicze właściwości grafenu
Właściwości i zastosowanie grafenu w medycynie są wręcz rewolucyjne. Branża ceni go szczególnie za jego działanie bakteriobójcze i bakteriostatyczne. Cechy te w zestawieniu z innymi właściwościami otwierają nowe pola do działania. Powstał już m.in. projekt protez ortopedycznych nowej generacji, które zawierałby grafen. Dzięki niemu byłyby jednocześnie twarde, odporne na ścieranie i eliminowałyby bakterie, tym samym chroniąc przed powstawaniem zakażenia. Co ciekawe, z tym materiałem wiążą swoje nadzieje naukowcy poszukujący lekarstwa na raka. Wiedzą, że grafen ma zdolność izolowania zdrowych komórek od chorych, ponieważ potrafi je oblepić i stworzyć szczelną błonę. W efekcie szkodliwa komórka umiera, dlatego że traci dostęp do tlenu i składników odżywczych. Jak widać, zastosowanie i właściwości grafenu to coś, co mogą docenić wszyscy ludzie.
Budowa grafenu sprawia, że jest materiałem o niskiej toksyczności. Według badań potrafi też zmniejszyć liczbę komórek nowotworowych. Co więcej, dodany do opatrunku, zabija bakterie na skórze, więc nic dziwnego, że wzrasta jego wykorzystywanie w implantologii neuronowej. Z grafenu można zbudować również elektrody potrzebne do leczenia Parkinsona, Alzheimera czy ślepoty, głuchoty i padaczki. Dzięki jego strukturze możliwe jest także stworzenie elektrod pomocnych w leczeniu uszkodzonego rdzenia kręgowego.
Grafen - właściwości fizyczne i chemiczne a branża budowlana
Tworzywo znalazło swoje zastosowanie również w budownictwie. Służy tam jako świetna izolacja, gdyż nie koroduje i jest odporny np. na cząsteczki helu. Używa się go również w obudowach okien i drzwi, ponieważ zapewnia światłu lepszy dostęp do wnętrza. Co więcej, zastosowanie grafenu w budownictwie umożliwiło wzmocnienie cementu. Połączenie obydwu tworzyw sprawia, że mieszanka jest bardziej rozciągliwa i trwała. Materiał znalazł zastosowanie również w ekobudownictwie, a dokładniej w coraz popularniejszych, ekologicznych panelach słonecznych.
Zobacz także:
- Czym jest grafen?
- Mikroplastik sprzyja miażdżycy - ale tylko u tej płci
- Naukowcy stworzyli "superkanibala", który nigdy nie dorasta. Ma pomóc w walce z inwazyjnym gatunkiem
Autor: Adrian Adamczyk
Źródło zdjęcia głównego: Monty Rakusen/GettyImages