statystyki

EUREKA DGP: Grafen prosto z prasy

autor: Jakub Kapiszewski10.02.2017, 07:25; Aktualizacja: 10.02.2017, 09:59
Kiedy Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow otrzymali w 2010 r. Nagrodę Nobla za przełom w badaniach nad grafenem, świat nie krył entuzjazmu.

Kiedy Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow otrzymali w 2010 r. Nagrodę Nobla za przełom w badaniach nad grafenem, świat nie krył entuzjazmu.źródło: ShutterStock

Polscy naukowcy wciąż walczą o to, żeby znaleźć tańsze metody produkcji grafenu. Badacze z dwóch warszawskich instytutów poczynili na tym polu duże postępy.

Reklama


Kiedy Andriej Gejm i Konstantin Nowosiołow otrzymali w 2010 r. Nagrodę Nobla za przełom w badaniach nad grafenem, świat nie krył entuzjazmu. Materiał posiadał tyle cudownych właściwości, że wydawało się, iż stoimy u progu kolejnej rewolucji technologicznej. Jest twardy jak diament, wytrzymały na rozciąganie, elastyczny i praktycznie przezroczysty. Doskonale przewodzi prąd i ciepło. A do tego jest formą węgla, czyli potencjalnie jest go w bród (czytaj: będzie tani i go nie zabraknie).

Cechy grafenu predestynują go do wywrócenia wielu branż do góry nogami: począwszy od chemicznej, przez elektroniczną, energetyczną, hutnictwo, a na medycynie skończywszy. Pomimo wieloletnich badań rewolucja jednak nie nadchodzi, bo stanęły jej na drodze dwie przeszkody. Po pierwsze, naukowcy wciąż mają trudności z udoskonaleniem metod produkcji grafenu na masową skalę – a także robienia tego za relatywnie nieduże pieniądze. Z tym z kolei wiąże się druga przeszkoda: ślimacze tempo prac nad technologiami aplikacyjnymi. Bez odpowiedniej ilości dobrego jakościowo grafenu badacze nie mogą ruszyć z kopyta z wdrożeniami.

Teraz jednak naukowcom z warszawskich ośrodków badawczych – Instytutu Technologii Materiałów Elektronicznych (ITME) oraz Instytutu Ceramiki i Materiałów Budowlanych (ICiMB) – udało się zbliżyć do rozwiązania pierwszego problemu. – Dzięki zastosowaniu nowatorskiej metody udało nam się uzyskać najczystszą postać grafenu płatkowego – cieszy się dr Ludwika Lipińska z ITME. „Płatkowego”, czyli składającego się z miliardów mikroskopijnych, dwuwymiarowych struktur (o grubości 1 atomu) niezwiązanych z podłożem, w odróżnieniu od całych płacht jednowarstwowego grafenu hodowanego na podłożach metalicznych.

Podstawowy problem z grafenem jest taki, że nie występuje w naturze – a już na pewno nie w potrzebnych nam ilościach. Dlatego „produkcja” grafenu oznacza, że węgiel trzeba zmusić do przyjęcia charakterystycznej struktury plastra miodu o grubości jednego atomu. Robi się to za pomocą dwóch metod: epitaksjalnej i chemicznej (z obu korzysta ITME). Ta pierwsza polega na tym, że naukowcy starają się w odpowiednich warunkach „zachęcić” atomy węgla do utworzenia grafenu na specjalnym podłożu (w ten sposób często produkuje się kryształy). Za pomocą tej drugiej pozyskuje się grafen, „odrywając” go od surowca wyjściowego. – Jest nim znany z ołówków grafit, którego wewnętrzna struktura to nic innego jak warstwy grafenu ułożone jedna na drugiej. Profesjonalnie nazywamy je galeriami – tłumaczy mgr inż. Zbigniew Wiliński z ITME.

– Obróbka chemiczna zaczyna się od utlenienia przypominających brokat płatków grafitowych. Dzięki tej reakcji do poszczególnych galerii przyłączają się różne grupy związków chemicznych zawierające tlen, odrywając je jedna po drugiej – tłumaczy dr inż. Magdalena Winkowska z ITME. Najczęściej wykorzystywana przy utlenianiu grafitu jest metoda Hummersa, opracowana pod koniec lat 50. przez Williama Hummersa i Richarda Offemana, pracowników trudniącej się produkcją ołowiu National Lead Company (dzisiaj NL Industries). Płatki grafitu poddaje się w niej działaniu stężonego kwasu siarkowego, azotanu sodu i nadmanganianu potasu w podwyższonej temperaturze.


Pozostało jeszcze 47% treści

Czytaj wszystkie artykuły
Miesiąc 97,90 zł
Zamów abonament

Mam kod promocyjny
Więcej na ten temat

Reklama


Artykuły powiązane

Polecane

Reklama

Twój komentarz

Zanim dodasz komentarz - zapoznaj się z zasadami komentowania artykułów.

Widzisz naruszenie regulaminu? Zgłoś je!

Redakcja poleca

Galerie

Polecane

Reklama