Graphene – et materiale der måske kan ændre verden

Videnskabsfolk over hele verden kæmper for at finde måder til at producere og anvende et nyt materiale, der er fleksibelt, strækbart, flere hundrede gange stærkere end stål og blot en atom tykt. Hvis det lykkes for dem, kunne graphene gå hen og transformere vores verden på måder lige så betydningsfulde som introduktionen af plast eller endda jern.,

Graphene: et ord der er værd at huske

Et nyt materiale, der har eksisteret i mindre et årti kan indeholde de samme løfter som plast gjorde, da det blev opfundet, eller endda være i besiddelse af jerns forvandlingskraft, da det erstattede bronze som det metal, der blev brugt til at bygge nye civilisationer.

Graphene blev opdaget så sent som i 2004, og videnskabsfolkene som isolerede det, modtog Nobelprisen i fysik i 2010. Nanomaterialet er en besættelse for videnskabsfolk, entreprenøer og high-tech-virksomheder over hele verden, takket være dets fantastiske egenskaber.

Så hvad er graphene?

Det er grundlæggende et lag carbon, der kun er en atom tykt. Det er blevet skønnet, at en stabel på 3 millioner ark graphene vil måle cirka 1 millimeter i tykkelsen. Det er strækbart og fleksibelt, men alligevel ekstremt hårdt, og det er flere hundrede gange stærkere end stål. Det har en god elektrisk ledeevne, og dets smeltepunkt ligger over 3.000 C.

Produktionsindustrier arbejder på nuværende tidspunkt med nogle særdeles sofistikerede materialer, som f.eks. titaniumlegeringer, enkeltkrystal-materialer og kulfibre. Der forskes kontinuerligt i disse materialer for at opnå højere varmebestandighed, fleksibilitet og andre egenskaber. Hvis graphene kan leve op til sit tidlige løfte, kunne det markant fremme søgningen efter disse egenskaber. Det kunne bane vej for meget lettere, tyndere og stærkere konstruktioner, og kunne potentielt anvendes til alt fra superlette fly til afsaltningsanlæg og hyperhurtige computere.

Graphene på markedet

Indtil videre er materialet ekstremt dyrt at producere i andet end forskningsmængder, og der er endnu ikke kommet kommercielle produkter på markedet. Men virksomheder og nationer over hele verden investerer hudreder af millioner af dollars i forskning. Europakommissionen har gjort graphene til et specielt projekt og har ydet mere end 1 milliard US-dollars til at finansiere et årtis forskning og udvikling udført af ledende forskningsinstitutioner og store virksomheder i 17 lande i Europa. (http://www.graphene-flagship.eu)

Tidskrævende proces

Det kan tage årtier at integrere nye materialer i masseproduktion. Opfindelsen af kulfiber for eksempel, går et halvt århundrede tilbage. Rolls-Royce forcerede brugen af kulfiber i flymotorers kompressorblade i 1960´erne, men bladene viste sig sårbare over for sammenstød med fugle, og virksomhedens planer blev skrinlagt.

De første bæredygtige, kommercielle graphene-produkter forventes at blive præsenteret i 2015. Det kan være elektroniske enheder fra IBM, Nokia eller Samsung, som er blandt de virksomheder, der konkurrerer om at blive den første på markedet. hvis det lykkes for dem, ville det være et eksempel på en usædvanligt hurtig implementering fra en skelsættende opdagelse til markedet.

Seje materialer:

Titanium-legeringer er en blanding af titanium og andre kemiske elementer. De er stærke, har lav vægt og er modstandsdygtige over for korrosion og høje temperaturer. De er dyre at fremstille, hvilket begrænser deres anvendelse. De findes i enheder i fly, sportsvogne og militære applikationer, og bruges også til dentale og ortopædiske implantater.

Enkeltkrystal-materialer har en kontinuerlig og ubrudt krystalstruktur uden korngrænser. Fraværet af defekter giver dem enestående egenskaber. De bruges til produktion af halvledere og i lasersigter af højstyrkematerialer med lav termisk krympning, som f.eks. turbineblade.

Varmebestandige superlegeringer, eller HRSA, er normalt baseret på nikkel, kobolt eller nikkel-jern. De er stærke og krymperesistente, har en god overfladestabilitet og er modstandsdygtige over for korrosion og oxidation. Det er også meget krævende materialer at bearbejde, og de bruges til flere komponenter i flymotorer, inklusive kompressoren, forbrændingssystem og turbine.

Graphene er det tyndeste, stærkeste og mest varmebestandige af alle materialer nævnt her, men det er stadig på laboratoriestadiet. Det er en form for carbon fremstillet af plane ark der er en atom tykt. Atomerne arrangeres i et bikageformet gitter. Industrier af alle slags håber, at dette materiale vil forbedre produkters performance radikalt.