Czarny jak w?giel czy przezroczysty jak diament? Adrian Racki odpowiada na cz?sto pojawiaj?ce si? w sieci pytania na temat grafenu

8 szybkich pytań do Adriana Rackiego, na które odpowiedzi szukaj? internauci. Adrian w naszym Instytucie jest jednym z najm?odszych cz?onków grupy pracuj?cej nad grafenem p?atkowym G-Flake?. W jednym z przysz?ych projektów planuje opracowa? metod? syntezy oraz odpowiednie narz?dzie (reaktor) do bezpiecznego i ci?g?ego utleniania grafitu, co stanowi pierwszy krok w syntezie tlenku grafenu.

Nasz badacz jest równie? mi?o?nikiem nowych technologii, zawsze próbuj?cym wdro?y? je w swojej pracy. Doskona?ym przyk?adem mo?e by? jego zainteresowanie sztuczn? inteligencj?. W wolnym czasie lubi gra? w gry i czyta? ksi??ki, g?ównie literatur? faktu. Ponadto Adrian lubi ogl?da? filmy, a jego ulubionym serialem jest ?Better Call Saul”.

1.??? Jak zrobi? grafen?

Grafen mo?na podzieli? ze wzgl?du na sposób jego wytwarzania i to, co si? z takiego procesu otrzymuje. Jedna ?cie?ka, której surowcem startowym jest zwykle grafit, prowadzi do wytworzenia tzw. grafenu p?atkowego o rozmiarach rz?du od kilku do kilkunastu mikrometrów.

Tego typu materia? mo?na produkowa? na kilka sposobów, ale najprostszy i najtańszy polega na eksfoliacji grafitu. Eksfoliacja to proces, w którym warstwy grafitu s? oddzielane od siebie za pomoc? si? mechanicznych, chemicznych lub termicznych. W ten sposób uzyskuje si? p?atki grafenu o ró?nej wielko?ci i grubo?ci, które mo?na dalej oczyszcza? i modyfikowa?.

Druga ?cie?ka prowadzi do wytworzenia du?ych powierzchni jednowarstwowego grafenu, który otrzymuje si? na przyk?ad poprzez chemiczne osadzanie z fazy gazowej na odpowiednim pod?o?u. ?ród?em w?gla w takim procesie jest na przyk?ad metan. Tak wytworzony materia? jest du?o bardziej zbli?ony parametrami fizykochemicznymi do teoretycznego grafenu.

Oba te materia?y znajduj? zastosowanie w ró?nych dziedzinach nauki i przemys?u ze wzgl?du na swoje ró?ne w?a?ciwo?ci i końcow? posta?.

2.??? Jak wygl?da grafen?

Grafen p?atkowy wygl?da jak zwyk?y proszek, br?zowy w przypadku tlenku grafenu, a czarny w przypadku zredukowanego tlenku grafenu. Charakterystyczna dla grafenu w postaci proszku jest jego niska g?sto?? nasypowa, co zwyczajnie oznacza, ?e ma?a masa proszku zajmuje stosunkowo du?? obj?to??. Grafen p?atkowy mo?na te? znale?? w postaci roztworu, zwykle wodnego, lub w postaci papieru, czyli odpowiednio sprasowanego proszku.

Grafen w postaci pojedynczej warstwy w?gla jest osadzony na pod?o?u, a sam w sobie jest praktycznie przezroczysty.

3.??? Do czego s?u?y grafen?

Grafen ma wiele potencjalnych zastosowań. Mo?e by? stosowany w elektronice, medycynie czy energetyce. Na przyk?ad grafen mo?e by? wykorzystany do produkowania baterii o du?ej pojemno?ci, czujników biomedycznych, filtrów wody i wielu innych urz?dzeń.

Ponadto grafen p?atkowy mo?e by? u?ywany jako dodatek do polimerów czy materia?ów kompozytowych w celu polepszenia ich wytrzyma?o?ci lub w celu nadania im szczególnych w?a?ciwo?ci. Takie rozwi?zania ju? istniej? i s? stosowane z powodzeniem.

4.??? Czy grafen jest toksyczny?

Grafen p?atkowy jest materia?em o wielu zaletach i potencjalnych zastosowaniach, ale równie? o pewnych ryzykach i ograniczeniach. Nie mo?na jednoznacznie stwierdzi?, czy jest on toksyczny czy nie, poniewa? wyniki badań s? ró?ne i zale?? od wielu czynników. Dlatego wa?ne jest, aby stosowa? go z rozwag? i odpowiedzialno?ci?, zgodnie zasadami BHP, zwracaj?c szczególn? uwag? na ochron? uk?adu oddechowego.

5.??? Czy grafen to polski wynalazek?

Grafen zosta? odkryty w 2004 roku przez dwóch naukowców z Uniwersytetu w Manchesterze, Andre Gejma i Konstantina Nowosio?owa, którzy otrzymali za to Nagrod? Nobla w dziedzinie fizyki w 2010 roku. Nie jest to wi?c polski wynalazek. Polska ma jednak swój wk?ad w badania nad grafenem i jego zastosowaniami, np. w elektronice, medycynie czy energetyce. (Co ciekawe, od samego pocz?tku nasz Instytut jest cz??ci? programu Graphene Flagship , najwi?kszej inicjatywy grafenowej w Europie u?atwiaj?cej wspó?prac? mi?dzy interesariuszami zainteresowanymi technologiami grafenowymi).

6.??? Czy grafen przyci?ga magnes?

Grafen nie jest magnetyczny w czystej postaci, ale mo?e sta? si? takim pod wp?ywem ró?nych czynników. To ciekawy temat badawczy, który mo?e mie? zastosowanie w nanotechnologii i elektronice.

7.??? Baterie z grafenem – w czym s? lepsze?

Baterie z grafenem s? obiecuj?c? technologi?, która mo?e znale?? zastosowanie w wielu dziedzinach, takich jak telefony komórkowe, samochody elektryczne czy magazyny energii. Dane literaturowe wskazuj? na to, ?e zastosowanie zredukowanego tlenku grafenu sprzyja poprawie cyklowalno?ci ogniw i zwi?kszeniu ich pojemno?ci. Oznacza to, ?e baterie z grafenem charakteryzowa?by si? d?u?sz? ?ywotno?ci? przy zachowaniu kompaktowych rozmiarów.

8.??? Czy grafen mo?na z powodzeniem stosowa? w lakierze samochodowym, aby przeciwdzia?a? korozji?

Tak, grafen jest ju? obecnie stosowany w takich aplikacjach. Wysoka odporno?? chemiczna grafenu oraz jego barierowo?? korzystnie wp?ywa na odporno?? chemiczn?. Takie rozwi?zanie by?o ju? badane w naszym Instytucie i obecnie posiadamy patent na wytwarzanie lakierów antykorozyjnych z grafenem p?atkowym.

Dla zainteresowanych – wi?cej o lakierze grafenowym TUTAJ.

?