Čudesni materijal tanak kao papir, a zaustavlja metke

Čelik je jak, ali težak. Plastika je fleksibilna, ali krhka. Grafen ih nadmašuje sve — istovremeno i najtanji i najjači, gotovo providan, a toliko gust da ni najmanji atomi gasa ne mogu da prođu kroz njega. Odličan je provodnik struje, jači od čelika, tvrd kao dijamant, a rastegljiv i do 20 procenata.

Fizičari rođeni u Rusiji, Konstantin Novoselov i Andre Geim, a obojica nastavnici na Univerzitetu u Mančesteru, osvojili su 2010. godine i Nobelovu nagradu za fiziku za svoj rad sa ovim materijalom.

„Naše istraživanje je utvrdilo da je grafen najjači materijal ikada pronađen, jer je oko 200 puta jači od konstrukcijskog čelika”, izjavio je profesor Džejms Houn sa Univerziteta Kolumbija i dodao:

„Morali bismo balansirati slona na olovci da bi probili list grafena debljine najlona”.

Grafen ima dvodimenzionalnu ugljeničku strukturu debljine jednog atoma. Neobično je čvrst, a u isto vrijeme i elastičan. Šest puta je lakši od čelika, ima pet do šest puta manju gustinu i trinaest puta je savitljiviji, prenosi The Conversation.

Ove karakteristike imaju potencijal da dostignu veliki uticaj u budućnosti, posebno u avio-industriji. S obzirom na fleksibilnost grafena, novi i radikalan dizajn bi mogao biti dostupan za sve vrste vozila. Osim toga, grafen je materijal koji se može i reciklirati, što ga čini relativno lakim i jeftinim za proizvodnju.

Desalinizacija i vještačka fotosinteza

Kada se stavi na različite materijale, grafen može da poprimi njihova svojstva. Eksperimenti, sprovedeni na MIT-u, dokazali su ovu vrstu ponašanja.

Kada ga pogodi bilo koja vrsta svjetlosti, grafen dobija karakteristike toplotnog provodnika i stvara struju, otkrili su istraživači. Elektroni molekula grafena dobiju dovoljno energije da počnu da se kreću, iako ugljenik ispod ostaje hladan. Grafen može proizvesti i sprovoditi struju u najobičnijim uslovima, kao što je soba do koje dopire sunčeva svjetlost.

Iako je već dovoljno impresivan, čini se da grafen ima još nekoliko asova u rukavu.

Može, na primjer, povećati efikasnost desalinizacije za 100 ili 1.000 puta. Desalinizacija je izuzetno važna, jer oko 97 odsto vode na našoj planeti nije za piće, s obzirom na to da je slana. A metode uklanjanja soli iz vode su dugotrajne i skupe.

Grafen ima potencijal da promijeni način na koji se do sada vršila desalinizacija i riješi problem nestašice pitke vode u svijetu. Listovi grafena su debljine jednog atoma. Budući da je nanopropustan, može propuštati vodu da prođe kroz njega, ali ne i soli, i sve to bez potrebe za ikakvim pritiskom, pomoću kojeg trenutni filteri rade.

Nedavna studija tima naučnika sa Instituta za hemijsko i tehnološko istraživanje i Evha ženskog univerziteta u Južnoj Koreji otkrila je da grafen ima potencijal za povećanje efikasnosti vještačke fotosinteze.

U biljkama, fotokatalizator je hlorofil. U laboratoriji, proces je malo teži, ali grafen bi mogao biti odgovor.

Budući da je 46 odsto ukupne sunčeve svjetlosti koja udara Zemlju u vidljivom spektru, a samo 4 odsto u UV dijelu, dosadašnji vještački fotokatalizatori koji se hrane vidljivim sunčevim svjetlom nisu pokazali najbolji rezultat. Običan list grafena, u kombinaciji sa malo enzima porfirina, postao je izuzetno funkcionalan u svim dijelovima sunčevog svjetlosnog spektra, što ga je odmah učinilo najboljim kandidatom za vještačke fotokatalizatore.

Ovo otkriće će se uskoro primijeniti i na vještačke solarne ćelije koje se hrane sunčevom svjetlošću i ugljen-dioksidom, a pretvaraju ih u metansku kiselinu, koja se koristi u industriji plastike.

Otporan na projektile

Zbog svojih izuzetnih svojstava, grafen je predmet brojnih istraživanja, a jedno od najfascinantnijih potencijala jeste njegova sposobnost da apsorbuje kinetičku energiju metka.

Zahvaljujući svojoj strukturi, grafen može da apsorbuje ogromnu količinu energije pri udaru, što omogućava da, u teoriji, zaustavi metak i to dok je izuzetno tanki sloj materijala. Korišćenjem samo nekoliko slojeva grafena, istraživači su uspjeli da razviju armaturu koja može da zaustavi projektil, a sve to bez potrebe za debelim oklopom. Ovo bi moglo značiti kraj teških, nezgodnih zaštitnih prsluka koji se koriste danas, kao i otvaranje novih mogućnosti za vojne i policijske uniforme, oklopna vozila, pa čak i zaštitu civila.

Čini se da pitanje više nije „šta grafen može“, već „šta grafen ne može da učini“.

Grafen je toksičan kada se udahne, proguta ili upije preko kože, tada stvara oksidativni stres, ali se može uraditi detoksikacija.

Uz ostale impresivne karakteristike ovog materijala budućnosti, listovi grafena mogu sami da zakrpe i svoje rupe.

Istraživači sa Univerziteta u Mančesteru slučajno su otkrili da je grafen, čija je slabost to što je zbog svoje „debljine“ od jednog atoma sklon oštećenju. Kada se izloži gomili slobodnih atoma ugljenika, međutim, može sam popuniti sve rupe – i biti kao nov.

Pratite nas na našoj Facebook i Instagram stranici i X nalogu.