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.

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 47% tekstu

Prenumerata wydania cyfrowego

Dziennika Gazety Prawnej
7,90 zł
cena za dwa dostępy
na pierwszy miesiąc,
kolejny miesiąc tylko 79 zł
Oferta autoodnawialna
KUPUJĘ

Pojedyncze wydanie cyfrowe

Dziennika Gazety Prawnej
4,92 zł
Płać:
KUPUJĘ

Polecane

Reklama

Twój komentarz

Zanim dodasz komentarz - zapoznaj się z zasadami komentowania artykułów.

Widzisz naruszenie regulaminu? Zgłoś je!

Redakcja poleca

Galerie

Polecane