Použití grafenu doma. Grafen: nové výrobní metody a nedávné úspěchy. Použití nového materiálu

Grafen je nejpevnější materiál na Zemi. 300krát pevnější než ocel. List grafenu o ploše jednoho metru čtverečního a tloušťce pouhého jednoho atomu je schopen pojmout předmět o hmotnosti 4 kilogramy. Grafen, stejně jako ubrousek, lze ohýbat, rolovat a natahovat. Papírový ubrousek se vám trhá v rukou. To se s grafenem nestane.

Jiné formy uhlíku: grafen, zesílený – zesílený grafen , karabina, diamant, fulleren, uhlíkové nanotrubice, „vousy“.

Popis grafenu:

Grafen je dvourozměrná alotropní forma uhlíku, ve které atomy uspořádané v hexagonální krystalové mřížce tvoří vrstvu o tloušťce jednoho atomu. Atomy uhlíku v grafenu jsou navzájem spojeny vazbami sp2. Grafen je doslova hmota textil.

Uhlík má mnoho alotropů. Některé z nich, např. diamant a grafit, jsou známy již dlouhou dobu, zatímco jiné byly objeveny relativně nedávno (před 10-15 lety) - fullereny A uhlíkové nanotrubice. Nutno podotknout, že grafit, známý po mnoho desetiletí, je stoh grafenových plátů, tzn. obsahuje několik grafenových rovin.

Na bázi grafenu byly získány nové látky: oxid grafenu, hydrid grafenu (nazývaný grafan) a fluorografen (produkt reakce grafenu s fluorem).

Grafen má jedinečné vlastnosti, které umožňují jeho použití v různých oblastech.

Vlastnosti a výhody grafenu:

– grafen je nejpevnější materiál na Zemi. 300krát silnější stát se. List grafenu o ploše jednoho metru čtverečního a tloušťce pouhého jednoho atomu je schopen pojmout předmět o hmotnosti 4 kilogramy. Grafen, stejně jako ubrousek, lze ohýbat, rolovat a natahovat. Papírový ubrousek se vám trhá v rukou. To se s grafenem nestane.

– Díky dvourozměrné struktuře grafenu se jedná o velmi pružný materiál, což umožní jeho použití například pro tkaní nití a jiných lanových konstrukcí. V tomto případě bude tenké grafenové „lano“ podobné pevnosti jako silné a těžké ocelové lano,

– za určitých podmínek grafen aktivuje další schopnost, která mu v případě poškození umožňuje „zacelovat“ „díry“ v krystalové struktuře,

– grafen má vyšší elektrickou vodivost. Grafen nemá prakticky žádný odpor. Grafen má 70krát vyšší mobilitu elektronů než křemík. Rychlost elektronů v grafenu je 10 000 km/s, i když v běžném vodiči je rychlost elektronů asi 100 m/s.

- má vysokou elektrickou kapacitu. Měrná energetická náročnost grafenu se blíží 65 kWh/kg. Toto číslo je 47krát vyšší než u aktuálně rozšířených lithium-iontových baterií. baterie,

– má vysokou tepelnou vodivost. Je 10x tepelně vodivější měď,

– vyznačuje se úplnou optickou průhledností. Pohlcuje pouze 2,3 % světla,

– grafenová fólie propouští molekuly vody a zároveň zadržuje všechny ostatní, což umožňuje její použití jako vodní filtr,

- nejlehčí materiál. 6x lehčí než peříčko

– setrvačnost vůči životní prostředí,

- absorbuje radioaktivní odpad,

– díky Brownův pohyb(tepelné vibrace) atomů uhlíku v grafenovém listu, ten je schopen „produkovat“ elektrickou energii,

– je základem pro montáž různých nejen nezávislých dvourozměrných materiálů, ale i vícevrstvých dvourozměrných heterostruktur.

Fyzikální vlastnosti grafenu*:

*pokojová teplota.

Získání grafenu:

Hlavní způsoby, jak získat grafen, jsou:

– mikromechanická exfoliace grafitových vrstev (Novoselova metoda - metoda lepicí pásky). Vzorek grafitu byl umístěn mezi proužky pásky a vrstvy byly postupně odlupovány, dokud nezůstala poslední tenká vrstva skládající se z grafenu.

– disperze grafit ve vodním prostředí,

– mechanická exfoliace;

– epitaxní růst ve vakuu;

– chemické chlazení v parní fázi (proces CVD),

– metoda „vypocení“ uhlíku z roztoků v kovech nebo při rozkladu karbidů.

Získání grafenu doma:

Musíte si vzít kuchyňský mixér s výkonem alespoň 400 W. Nalijte 500 ml vody do mísy mixéru, do tekutiny přidejte 10-25 ml jakéhokoli mycího prostředku a 20-50 gramů drceného tužkového olova. Dále by měl mixér běžet 10 minut až půl hodiny, dokud se neobjeví suspenze grafenových vloček. Výsledný materiál bude mít vysokou vodivost, což umožní jeho použití v elektrodách fotočlánků. Také grafen vyrobený doma může zlepšit vlastnosti plastu.

Grafen je revoluční materiál 21. století. Je to nejsilnější, nejlehčí a nejvíce elektricky vodivá verze uhlíkové směsi.

Grafen objevili Konstantin Novoselov a Andrei Geim, pracující na univerzitě v Manchesteru, za což byli ruští vědci oceněni Nobelova cena. K dnešnímu dni bylo na výzkum vlastností grafenu během deseti let vyčleněno asi deset miliard dolarů a proslýchá se, že by mohl být výbornou náhradou křemíku, zejména v polovodičovém průmyslu.

U jiných prvků však byly předpovězeny dvourozměrné struktury podobné tomuto materiálu na bázi uhlíku. Periodická tabulka chemické prvky a velmi neobvyklé vlastnosti Jedna z těchto látek byla nedávno studována. Tato látka se nazývá „modrý fosfor“.

Ruští imigranti pracující v Británii Konstantin Novoselov a Andrey Geim vytvořili grafen - průsvitnou vrstvu uhlíku o tloušťce jednoho atomu - v roce 2004. Od té chvíle jsme téměř okamžitě a všude začali slýchat pochvalné ódy o nejrůznějších úžasných vlastnostech materiálu, který má potenciál změnit náš svět a najít své uplatnění v nejrůznějších oblastech, od výroby kvantových počítačů. na výrobu filtrů pro čistou pitnou vodu. Uplynulo 15 let, ale svět pod vlivem grafenu se nezměnil. Proč?

Všechna moderní elektronická zařízení využívají k přenosu informací elektrony. V současné době je v plném proudu vývoj kvantových počítačů, které mnozí považují za budoucí náhradu tradičních zařízení. Existuje však ještě jeden, neméně zajímavý způsob vývoje. Tvorba tzv. fotonických počítačů. A nedávno tým výzkumníků z University of Exeter () objevil vlastnost částic, která by mohla pomoci při návrhu nových počítačových obvodů.

Grafenová vlákna pod rastrovacím elektronovým mikroskopem. Čistý grafen je redukován z oxidu grafenu (GO) v mikrovlnné troubě. Měřítko 40 µm (vlevo) a 10 µm (vpravo). Foto: Jieun Yang, Damien Voiry, Jacob Kupferberg / Rutgers University

Grafen je 2D modifikace uhlíku, tvořená vrstvou o tloušťce jednoho atomu uhlíku. Materiál má vysokou pevnost, vysokou tepelnou vodivost a jedinečné fyzikální a chemické vlastnosti. Vykazuje nejvyšší mobilitu elektronů ze všech známých materiálů na Zemi. Díky tomu je grafen téměř ideálním materiálem pro širokou škálu aplikací, včetně elektroniky, katalyzátorů, baterií, kompozitních materiálů atd. Zbývá jen naučit se vyrábět vysoce kvalitní grafenové vrstvy v průmyslovém měřítku.

Chemici z Rutgers University (USA) našli jednoduchý a rychlý způsob výroby vysoce kvalitního grafenu úpravou oxidu grafenu v běžné mikrovlnné troubě. Metoda je překvapivě primitivní a účinná.

Oxid grafitu je sloučenina uhlíku, vodíku a kyslíku v různém poměru, která vzniká působením silných oxidačních činidel na grafit. Zbavit se zbývajícího kyslíku v oxidu grafitu a následně získat čistý grafen ve dvourozměrných tabulích vyžaduje značné úsilí.

Oxid grafitu se smíchá se silnými alkáliemi a materiál se dále redukuje. Výsledkem jsou monomolekulární listy se zbytky kyslíku. Tyto listy se běžně nazývají oxid grafenu (GO). Chemici to zkusili různé způsoby odstranění přebytečného kyslíku z GO ( , , , ), ale GO (rGO) redukovaný takovými metodami zůstává vysoce neuspořádaným materiálem, který má svými vlastnostmi daleko ke skutečnému čistému grafenu získanému chemickou depozicí z plynné fáze (CVD nebo CVD).

I ve své neuspořádané formě má rGO potenciál být užitečný pro nosiče energie ( , , , , ) a katalyzátory ( , , , ), ale pro získání maximálního užitku z jedinečných vlastností grafenu v elektronice se člověk musí naučit vyrábět čisté, vysoké -kvalitní grafen od GO.

Chemici z Rutgers University navrhují jednoduchý a rychlý způsob snížení GO na čistý grafen pomocí 1-2 sekundových mikrovlnných pulzů. Jak je vidět na grafech, grafen získaný „mikrovlnnou redukcí“ (MW-rGO) je svými vlastnostmi mnohem blíže nejčistšímu grafenu získanému pomocí CVD.

Fyzikální vlastnosti MW-rGO ve srovnání s nedotčeným oxidem grafenu GO, redukovaným oxidem grafenu rGO a grafenem s chemickou depozicí z plynné fáze (CVD). Jsou ukázány typické GO vločky nanesené na křemíkovém substrátu (A); rentgenová fotoelektronová spektroskopie (B); Ramanova spektroskopie a poměr velikosti krystalů (L a) k 1 2D/l G poměr píku v Ramanově spektru pro MW-rGO, GO a CVD (CVD).

Elektronické a elektrokatalytické vlastnosti MW-rGO ve srovnání s rGO. Ilustrace: Rutgers University

Technologický proces získání MW-rGO se skládá z několika fází.

Oxidace grafitu modifikovanou Hummersovou metodou a jeho rozpouštění na jednovrstvé vločky oxidu grafenu ve vodě.
Žíhání GO, aby byl materiál náchylnější k mikrovlnnému záření.
Ozařte GO vločky v běžné 1000 W mikrovlnné troubě po dobu 1-2 sekund. Během tohoto postupu se GO rychle zahřeje na vysokou teplotu, dochází k desorpci kyslíkových skupin a vynikajícímu strukturování uhlíkové mřížky.

Fotografie transmisním elektronovým mikroskopem ukazuje, že po ošetření mikrovlnným zářičem se vytvoří vysoce uspořádaná struktura, ve které jsou kyslíkové funkční skupiny téměř úplně zničeny.

Snímky z transmisního elektronového mikroskopu ukazují strukturu grafenových plátů v měřítku 1 nm. Vlevo je jednovrstvý rGO, který má mnoho defektů, včetně funkčních skupin kyslíku (modrá šipka) a děr v uhlíkové vrstvě (červená šipka). Uprostřed a vpravo jsou perfektně strukturované dvouvrstvé a třívrstvé MW-rGO. Foto: Rutgers University

Velkolepý strukturální vlastnosti MW-rGO při použití v tranzistorech s efektem pole umožňuje zvýšit maximální mobilitu elektronů na přibližně 1500 cm 2 /V s, což je srovnatelné s vynikajícími vlastnostmi moderních tranzistorů s vysoká mobilita elektrony.

Kromě elektroniky je MW-rGO užitečný při výrobě katalyzátorů: vykázal výjimečně nízký Tafelův koeficient při použití jako katalyzátor v reakci na vývoj kyslíku: přibližně 38 mV za dekádu. Katalyzátor MW-rGO také zůstal stabilní při reakci vývoje vodíku, která trvala více než 100 hodin.

To vše naznačuje vynikající potenciál pro použití grafenu redukovaného mikrovlnami v průmyslu.

Výzkumný článek "Vysoce kvalitní grafen prostřednictvím mikrovlnné redukce oxidu grafenu exfoliovaného v roztoku" zveřejněno 1. září 2016 v časopise Věda(doi: 10.1126/science.aah3398).

Oxid grafitu se smíchá se silnými alkáliemi a materiál se dále redukuje. Výsledkem jsou monomolekulární listy se zbytky kyslíku. Tyto listy se běžně nazývají oxid grafenu (GO). Chemici zkoušeli různé způsoby, jak odstranit přebytečný kyslík z GO ( , , , ), ale GO (rGO) redukovaný těmito metodami zůstává vysoce neuspořádaným materiálem, který má daleko k vlastnostem skutečného čistého grafenu získaného chemickou depozicí z plynné fáze (CVD).

Chemici z Rutgers University navrhují jednoduchý a rychlý způsob, jak snížit GO na čistý grafen pomocí 1-2 sekundových pulzů mikrovlnného záření. Jak je vidět na grafech, grafen získaný „mikrovlnnou redukcí“ (MW-rGO) je svými vlastnostmi mnohem blíže nejčistšímu grafenu získanému pomocí CVD.

Elektronické a elektrokatalytické vlastnosti MW-rGO ve srovnání s rGO. Ilustrace: Rutgers University

Technologický proces získání MW-rGO se skládá z několika fází.

Oxidace grafitu modifikovanou Hummersovou metodou a jeho rozpouštění na jednovrstvé vločky oxidu grafenu ve vodě.
Žíhání GO, aby byl materiál náchylnější k mikrovlnnému záření.
Ozařte GO vločky v běžné 1000 W mikrovlnné troubě po dobu 1-2 sekund. Během tohoto postupu se GO rychle zahřeje na vysokou teplotu, dochází k desorpci kyslíkových skupin a vynikajícímu strukturování uhlíkové mřížky.

Vynikající strukturální vlastnosti MW-rGO při použití v tranzistorech s efektem pole umožňují zvýšení maximální mobility elektronů na přibližně 1500 cm 2 /V s, což je srovnatelné s vynikajícím výkonem moderních tranzistorů s vysokou pohyblivostí elektronů.

To vše naznačuje vynikající potenciál pro použití grafenu redukovaného mikrovlnami v průmyslu.

Relativně nedávno se ve vědě a technice objevil nový obor, kterému se říká nanotechnologie. Vyhlídky této disciplíny nejsou jen obrovské. Jsou obrovské. Částice nazývaná „nano“ je množství rovnající se jedné miliardtině hodnoty. Takové velikosti lze srovnávat pouze s velikostmi atomů a molekul. Například nanometr je jedna miliardtina metru.

Hlavní směr nového vědního oboru

Nanotechnologie jsou ty, které manipulují s hmotou na úrovni molekul a atomů. V tomto ohledu se tomuto vědnímu oboru říká také molekulární technologie. Co bylo impulsem k jeho rozvoji? Nanotechnologie v moderní svět se objevilo díky přednášce, ve které vědec dokázal, že neexistují žádné překážky pro vytváření věcí přímo z atomů.

Nástroj pro efektivní manipulaci s nejmenšími částicemi se nazýval assembler. Jedná se o molekulární nanostroj, se kterým můžete postavit jakoukoli strukturu. Například přirozený assembler lze nazvat ribozom, který syntetizuje protein v živých organismech.

Nanotechnologie v moderním světě nejsou jen samostatnou oblastí znalostí. Představují rozsáhlou oblast výzkumu přímo související s mnoha základní vědy. Patří mezi ně fyzika, chemie a biologie. Podle vědců dostanou právě tyto vědy nejsilnější impuls k rozvoji na pozadí nadcházející nanotechnologické revoluce.

Oblast použití

Vzhledem k velmi působivému výčtu je nemožné vyjmenovat všechny oblasti lidské činnosti, kde se dnes nanotechnologie používá. Takže s pomocí této oblasti vědy se vyrábí následující:

Zařízení navržená pro ultra-hustý záznam jakýchkoli informací;
- různé video vybavení;
- snímače, polovodičové tranzistory;
- informační, výpočetní a informační technologie;
- nanoimprinting a nanolitografie;
- zařízení pro skladování energie a palivové články;
- obranné, kosmické a letecké aplikace;
- bioinstrumentace.

Každým rokem se v Rusku, USA, Japonsku a řadě evropských zemí přiděluje stále více finančních prostředků na takový vědecký obor, jako je nanotechnologie. To je způsobeno širokými perspektivami rozvoje této oblasti výzkumu.

Nanotechnologie se v Rusku vyvíjejí podle cíleného federálního programu, který přináší nejen velké finanční náklady, ale také velký objem projekční a výzkumné práce. K dosažení zadaných úkolů se spojuje úsilí různých vědeckotechnických celků na úrovni národních i nadnárodních korporací.

Nový materiál

Nanotechnologie vědcům umožnila vyrobit uhlíkovou desku tvrdší než diamant, která je tlustá pouze jeden atom. Skládá se z grafenu. Jedná se o nejtenčí a nejpevnější materiál v celém Vesmíru, který přenáší elektřinu mnohem lépe než křemík v počítačových čipech.

Objev grafenu je považován za skutečnou revoluční událost, která v našich životech mnohé změní. Tento materiál je jedinečný fyzikální vlastnosti, která radikálně mění lidské chápání podstaty věcí a látek.

Historie objevů

Grafen je dvourozměrný krystal. Jeho struktura je hexagonální mřížka skládající se z atomů uhlíku. Teoretický výzkum Výzkum grafenu začal dlouho před výrobou jeho skutečných vzorků, protože tento materiál je základem pro konstrukci trojrozměrného grafitového krystalu.

Již v roce 1947 poukázal P. Wallace na některé vlastnosti grafenu a dokázal, že jeho struktura je podobná kovům a některé vlastnosti jsou podobné těm, které mají ultrarelativistické částice, neutrina a bezhmotné fotony. Nový materiál má však i určité výrazné odlišnosti, díky kterým je v přírodě jedinečný. Potvrzení těchto závěrů však bylo přijato až v roce 2004, kdy Konstantin Novoselov poprvé získal uhlík ve volném stavu. Tato nová látka zvaná grafen se stala velkým objevem vědců. Tento prvek najdete v tužce. Jeho grafitová tyčinka se skládá z mnoha vrstev grafenu. Jak tužka zanechá stopu na papíře? Faktem je, že i přes sílu vrstev, které tvoří tyč, jsou mezi nimi velmi slabé spoje. Při kontaktu s papírem se velmi snadno rozpadají a zanechávají stopu při psaní.

Použití nového materiálu

Podle vědců budou senzory založené na grafenu schopny analyzovat sílu a stav letadla a také předpovídat zemětřesení. Ale až když materiál s tak úžasnými vlastnostmi opustí stěny laboratoří, ukáže se, jakým směrem se bude vývoj ubírat praktická aplikace této látky. O jedinečné schopnosti grafenu se již dnes začali zajímat fyzici, ale i elektrotechnici. Vždyť jen pár gramů této látky dokáže pokrýt plochu rovnou fotbalovému hřišti.

Grafen a jeho aplikace jsou potenciálně zvažovány při výrobě lehkých satelitů a letadel. V této oblasti může nanomateriály nahradit nový materiál, nanolátku lze použít místo křemíku v tranzistorech a zavedením do plastu získá elektrickou vodivost.

O grafenu a jeho využití se uvažuje i při výrobě senzorů. Tato zařízení jsou založena na nejnovější materiál, bude schopen detekovat nejnebezpečnější molekuly. Ale použití prášku nanolátky při výrobě elektrických baterií výrazně zvýší jejich účinnost.

Grafen a jeho aplikace jsou zvažovány v optoelektronice. Z nového materiálu vznikne velmi lehký a odolný plast, nádoby, ze kterých udrží potraviny čerstvé několik týdnů.

Očekává se také, že použití grafenu vytvoří transparentní vodivý povlak potřebný pro monitory, solární panely a větrné turbíny, které jsou pevnější a odolnější vůči mechanickému namáhání.

Nejlepší sportovní vybavení, lékařské implantáty a superkondenzátory budou vyrobeny na bázi nanomateriálů.

Grafen a jeho použití jsou také relevantní pro:

Vysokofrekvenční vysokovýkonná elektronická zařízení;
- umělé membrány oddělující dvě kapaliny v nádrži;
- zlepšení vodivostních vlastností různých materiálů;
- vytvoření displeje na organických světelných diodách;
- zvládnutí nové technologie pro zrychlené sekvenování DNA;
- vylepšení displejů z tekutých krystalů;
- tvorba balistických tranzistorů.

Automobilové použití

Podle výzkumníků se měrná energetická náročnost grafenu blíží 65 kWh/kg. Toto číslo je 47krát vyšší než u dnes tak běžných lithium-iontových baterií. Vědci této skutečnosti využili k vytvoření nové generace nabíječek.

Grafen-polymerová baterie je zařízení, se kterým se nejefektivněji zadržuje. Elektrická energie. V současné době na něm pracují výzkumníci z mnoha zemí. Španělští vědci dosáhli v této věci významného úspěchu. Grafen-polymerová baterie, kterou vytvořili, má energetickou kapacitu stokrát vyšší než stávající baterie. Používá se k vybavení elektrických vozidel. Vůz, ve kterém je instalován, dokáže ujet tisíce kilometrů bez zastavení. Dobití elektrického vozidla po vyčerpání zdrojů energie nezabere více než 8 minut.

Dotykové obrazovky

Vědci pokračují ve zkoumání grafenu a vytvářejí nové a jedinečné věci. Uhlíkový nanomateriál tak našel uplatnění při výrobě dotykových displejů s velkou úhlopříčkou. V budoucnu se může objevit flexibilní zařízení tohoto typu.

Vědci získali obdélníkový grafenový list a přeměnili ho na průhlednou elektrodu. Je to on, kdo se podílí na provozu dotykového displeje, přičemž se vyznačuje odolností, zvýšenou průhledností, flexibilitou, šetrností k životnímu prostředí a nízkou cenou.

Získání grafenu

Od roku 2004, kdy byl nejnovější nanomateriál objeven, vědci zvládli řadu metod jeho výroby. Nejzákladnější z nich jsou však následující metody:

Mechanická exfoliace;
- epitaxní růst ve vakuu;
- chemické perifázové chlazení (proces CVD).

První z těchto tří metod je nejjednodušší. Výroba grafenu mechanickou exfoliací zahrnuje nanesení speciálního grafitu na lepicí povrch izolační pásky. Poté se základna, jako list papíru, začne ohýbat a oddělovat, čímž se odděluje požadovaný materiál. Při použití tato metoda grafen se získává sám Vysoká kvalita. Takové akce však nejsou vhodné masová produkce tohoto nanomateriálu.

Při použití metody epitaxního růstu se používají tenké křemíkové destičky, jejichž povrchovou vrstvou je karbid křemíku. Dále se tento materiál zahřeje na velmi vysokou teplotu (až 1000 K). V důsledku chemické reakce dochází k oddělení atomů křemíku od atomů uhlíku, z nichž první se odpaří. Výsledkem je, že na desce zůstává čistý grafen. Nevýhodou této metody je nutnost použití velmi vysokých teplot, při kterých může docházet ke spalování atomů uhlíku.

Nejspolehlivější a jednoduchým způsobem CVD proces používaný pro hromadnou výrobu grafenu. Je to metoda, při které chemická reakce mezi povlakem kovového katalyzátoru a uhlovodíkovými plyny.

Kde se grafen vyrábí?

Dnes největší společnost vyrábějící nový nanomateriál sídlí v Číně. Název tohoto výrobce je Ningbo Morsh Technology. S výrobou grafenu začal v roce 2012.

Hlavním spotřebitelem nanomateriálu je Chongqing Morsh Technology. Využívá grafen k výrobě vodivých průhledných filmů, které se vkládají do dotykových displejů.

Relativně nedávno si známá společnost Nokia podala patent na fotocitlivou matrici. Tento prvek, tak nezbytný pro optická zařízení, obsahuje několik vrstev grafenu. Tento materiál, používaný na kamerových senzorech, výrazně zvyšuje jejich světelnou citlivost (až 1000x). Zároveň dochází k poklesu spotřeby elektrické energie. Dobrý fotoaparát smartphonu bude také obsahovat grafen.

Příjem doma

Je možné vyrobit grafen doma? Ukazuje se, že ano! Stačí si vzít kuchyňský mixér o výkonu alespoň 400 W a postupovat podle metody vyvinuté irskými fyziky.

Jak si vyrobit grafen doma? Za tímto účelem nalijte 500 ml vody do mísy mixéru a do kapaliny přidejte 10-25 mililitrů jakéhokoli detergentu a 20-50 gramů drceného olova. Dále by zařízení mělo fungovat 10 minut až půl hodiny, dokud se neobjeví suspenze grafenových vloček. Výsledný materiál bude mít vysokou vodivost, což umožní jeho použití v elektrodách fotočlánků. Také grafen vyrobený doma může zlepšit vlastnosti plastu.

Oxidy nanomateriálů

Vědci aktivně studují strukturu grafenu, který má uvnitř nebo podél okrajů uhlíkové sítě připojené funkční skupiny a/nebo molekuly obsahující kyslík. Je to oxid nejtvrdší nanolátky a je prvním dvourozměrným materiálem, který se dostal do fáze komerční výroby. Vědci vyrobili centimetry velké vzorky z nano- a mikročástic této struktury.

Čínští vědci tak nedávno získali oxid grafenu v kombinaci s diofilizovaným uhlíkem. Jedná se o velmi lehký materiál, jehož centimetrová kostka se drží na okvětních lístcích malé květiny. Nová látka, která obsahuje oxid grafenu, je ale zároveň jednou z nejtvrdších na světě.

Biomedicínské aplikace

Oxid grafenu má jedinečnou selektivní vlastnost. To umožní této látce najít biomedicínské využití. Díky práci vědců se tak stalo možné použít oxid grafenu pro diagnostiku rakoviny. Unikátní optické a elektrické vlastnosti nanomateriál.

Oxid grafenu také umožňuje cílené dodávání léků a diagnostiky. Na základě tohoto materiálu jsou vytvořeny sorpční biosenzory, které indikují molekuly DNA.

Průmyslová aplikace

K dekontaminaci kontaminovaných umělých a umělých látek lze použít různé sorbenty na bázi oxidu grafenu přírodní objekty. Tento nanomateriál je navíc schopen zpracovávat podzemní a povrchová voda, stejně jako půdy, které byly zbaveny radionuklidů.

Filtry s oxidem grafenu mohou poskytnout super čisté prostory, kde se vyrábějí elektronické součástky speciální účel. Jedinečné vlastnosti tohoto materiálu nám umožní proniknout do subtilních technologií chemického oboru. Zejména se může jednat o těžbu radioaktivních, stopových a vzácných kovů. Použití oxidu grafenu tedy umožní těžit zlato z nekvalitních rud.