Grafén pozostáva z atómov uhlíka, ktoré sú spojené do dvojrozmernej šesťuholníkovej štruktúry s hrúbkou jedného atómu. Vrstva grafénu je 200-krát pevnejšia než oceľ a je schopná prenášať elektróny oveľa lepšie ako kremík. Táto, na prvý pohľad jednoduchá štruktúra, je tiež najlepším vodičom elektrickej energie a tepla, aký ľudstvo pozná, s fascinujúcimi optickými vlastnosťami. Grafén je veľmi ľahký, flexibilný a má veľký povrch.
Tento zázrak momentálne stojí dosť veľa, no v budúcnosti jeho cena vďaka novým výrobným postupom poriadne klesne. Predsa len, je to v podstate iba uhlík. A toho máme na Zemi dosť.
Vďaka obrovskému množstvu úžasných vlastností je grafén často nazývaný aj ako zázračný materiál. Momentálne ide veľa peňazí do jeho výskumu a to hlavne vďaka potenciálu kompletne zmeniť celý svet k lepšiemu. V budúcnosti tak budeme mať ohybné a transparentné displeje, budeme vedieť lacno odsoliť vodu cez grafénové membrány, vyrobíme lacné a efektívne solárne panely, neuveriteľne rýchle mikročipy, ľahké a malé batérie s veľkou kapacitou, ktoré sa nabijú za niekoľko minút, nové senzory a veľa ďalšieho. Dnes ešte ani netušíme, čoho všetkého je schopný.
Je celkom zjavné, že grafén je požehnaním pre mobilný priemysel. Môže ho úplne od základu zmeniť. Poďme sa bližšie pozrieť, čo všetko nám v budúcnosti umožní.
Lepšie batérie
Ak sa na niečo môžeme tešiť, sú to batérie vylepšené grafénom. Tie totiž majú obrovský potenciál a v budúcnosti veľmi rýchlo nahradia súčasnú Li-ion technológiu. Ponúkajú totiž väčšiu kapacitu a životnosť, sú menšie, ľahšie a nabijete ich za niekoľko minút. Podľa Nokie tiež majú potenciál stať sa zlatým grálom mobilných technológií. Táto fínska spoločnosť si totiž nedávno podala patent na batériu, ktorá sa nabíja zo vzduchu. vydrží teda nekonečne dlho a umožní výrobu energeticky autonómnych zariadení.
Oveľa reálnejšie však momentálne vyzerajú grafénové batérie, ktoré treba nabíjať zo zástrčky. Americká spoločnosť XG Sciences nedávno predstavila novú generáciu ich grafénových batérií so 4x väčšou kapacitou, než dnešné akumulátory v smartfónoch. Disponujú tiež dlhšou životnosťou a nabíjajú sa oveľa rýchlejšie.
Hovorí sa aj o 3D tlači. Tak by bolo možné vyrobiť batérie prakticky akéhokoľvek tvaru a hrúbky. Ďalšou výhodou je možnosť vytlačiť batériu na ohybné médium, prípadne týmto spôsobom vyrobiť transparentný akumulátor.
Grafénové batérie vyzerajú sľubne, no momentálne táto technológia ešte nie je úplne dotiahnutá. Na trhu by sme ich však mohli uvidieť už o dva roky. Čo by ste povedali na smartfón s 10 000 mAh akumulátorom, ktorý nabijete za päť minút a vydrží vám 30 000 cyklov? Celkom dobrá vyhliadka, či nie?
Odolnejšia konštrukcia telefónov
Pridanie grafénu do materiálov, ako plast alebo kov, vytvára novú vylepšenú kompozitnú štruktúru, ktorá je ľahšia, pevnejšia, pružnejšia a ešte k tomu aj vodivá. Používanie týchto kompozitov v konštrukcii smartfónov zabezpečí, že budú oveľa odolnejšie voči pádom a nárazom.
A rozhodne sa neohnú #bendgate
Španielska firma Graphenea pridala grafén do hliníku. Vyrobila tak o 50% silnejší materiál, ktorý je navyše stomiliónkrát vodivejší, než klasický hliník. Spoločnosť verí, že podobný proces bude fungovať ja pri titáne, zirkóne a rôznych zlúčeninách kremíku.
Výskumníci z univerzity v Minnesote spolu s Adama Materials vylepšili plast. Vravia, že vďaka pridaniu malého množstva grafénu sa odolnosť materiálu zvýšila 2,5-krát. Momentálne sa hľadá cesta, ako tento proces speňažiť a vypustiť na trh.
Uhlíkové kompozity si svoju cestu na trh našli už dávnejšie. Nájdete ich hlavne v športovom oddelení, kde sú súčasťou super-ľahkých heliem, bicyklov, či lyží. Aj karosérie niektorých áut sú vyrobené z tohto materiálu.
Grafén v displejoch
Väčšina dotykových displejov momentálne pre ich transparentné elektródy používa ITO. To je však dosť problematické, drahé a nepraktické riešenie, keďže nemôže byť použité v ohybných displejoch. Nehovoriac o tom, že v prírode je veľmi vzácne. Práve preto neustále hľadáme lepšie riešenie. Grafén vyzerá celkom sľubne, keďže je (v podstate) všade okolo nás a má skvelé optické vlastnosti. V Číne už dokonca niektoré displeje využívajú uhlíkové elektródy.
Čínska spoločnosť Powerbooster vyvinula flexibilné dotykové panely založené na graféne, vhodné pre mobilné zariadenia. Firma vyhlásila, že grafén je lacnejší a silnejší a plánuje do vývoja investovať ďalších 150 miliónov dolárov, vďaka čomu by sa táto technológia mala do troch rokov objaviť na trhu.
Ďalšia čínska spoločnosť, Chongqing Morsh Technology, buduje v Chonggingu továreň na výrobu 15-palcových jednovrstvových grafénových filmov. S produkciou by chceli začať čo najskôr a momentálne už majú podpísanú zmluvu na výrobu 10 miliónov grafénových filmov každý rok, počas najbližších piatich rokov. Ak sa osvedčia, toto číslo sa určite ešte zvýši.
Grafénové procesory
Samozrejme, nemôžeme zabudnúť na najzaujímavejšiu aplikáciu grafénu. Ten totiž môže byť využitý v procesoroch.
Grafén má obrovský potenciál a jedného dňa nahradí kremík ako základný materiál v čipoch ďalšej generácie. Vďaka jeho vlastnostiam a rozmerom je úplne ideálny. Navyše, oproti dnešným čipsetom spotrebuje minimálne množstvo energie. Mobilné zariadenia budúcnosti vďaka tejto technológii vydržia oveľa dlhšie a budú neuveriteľne výkonné. Ak sa nám podarí vytvoriť mobilné kvantové procesory vyrobené z grafénu, váš mobil bude mať viac výkonu, než dnešné superpočítače.
To vyzerá veľmi lákavo. Najväčšie spoločnosti teda začali investovať veľké množstvo peňazí do vývoja grafénových čipov. IBM, Intel a Samsung momentálne idú na plné obrátky a Intel už oznámil aj prvé úspechy. IBM zas v najbližších piatich rokoch do vývoja dá až tri miliardy dolárov. To všetko v snahe vyrobiť skutočný procesor novej generácie. Pozrie sa pritom na zúbok nie len grafénu, ale aj uhlíkovým nanotrubičkám, kvantovým počítačom, kremíkovej fotonike a pod.
