מהו גרפן? חומר קסום מדהים

בשנים האחרונות הוקדשה תשומת לב רבה לחומר העל גרפן. אבל מהו גרפן? ובכן, דמיינו חומר שחזק פי 200 מפלדה, אך קל פי 1000 מנייר.
בשנת 2004, שני מדענים מאוניברסיטת מנצ'סטר, אנדריי גיים וקונסטנטין נובוסלוב, "שיחקו" עם גרפיט. כן, אותו דבר שמוצאים על קצה העיפרון. הם היו סקרנים לגבי החומר ורצו לדעת אם ניתן להסירו בשכבה אחת. אז הם מצאו כלי יוצא דופן: סרט דביק.
"אתם מניחים [את הסרט] מעל גרפיט או נציץ ואז מקלפים את השכבה העליונה", הסביר היים ל-BBC. פתיתי גרפיט עפים מהסרט. לאחר מכן מקפלים את הסרט לשניים ומדביקים אותו לגיליון העליון, ואז מפרידים ביניהם שוב. לאחר מכן חוזרים על התהליך הזה 10 או 20 פעמים.
"בכל פעם הפתיתים מתפרקים לפתיתים דקים יותר ויותר. בסופו של דבר, פתיתים דקים מאוד נשארים על הרצועה. אתה ממיס את הסרט והכל מתמוסס."
באופן מפתיע, שיטת הסרט עשתה פלאים. ניסוי מעניין זה הוביל לגילוי פתיתי גרפן חד-שכבתיים.
בשנת 2010 קיבלו היים ונובוסלוב את פרס נובל לפיזיקה על גילוי הגרפן, חומר המורכב מאטומי פחמן המסודרים בסריג משושה, בדומה לרשת עוף.
אחת הסיבות העיקריות לכך שגרפן כל כך מדהים היא המבנה שלו. שכבה אחת של גרפן טהור נראית כשכבה של אטומי פחמן המסודרים במבנה סריג משושה. מבנה חלת דבש בקנה מידה אטומי זה מעניק לגרפן את חוזקו המרשים.
גרפן הוא גם כוכב חשמל. בטמפרטורת החדר, הוא מוליך חשמל טוב יותר מכל חומר אחר.
זוכרים את אטומי הפחמן שדנו בהם? ובכן, לכל אחד מהם יש אלקטרון נוסף שנקרא אלקטרון פאי. אלקטרון זה נע בחופשיות, מה שמאפשר לו להוליך הולכה דרך שכבות מרובות של גרפן עם התנגדות מועטה.
מחקר שנערך לאחרונה על גרפן במכון הטכנולוגי של מסצ'וסטס (MIT) גילה משהו כמעט קסום: כאשר מסובבים מעט (רק 1.1 מעלות) שתי שכבות של גרפן מחוץ ליישור, הגרפן הופך למוליך-על.
משמעות הדבר היא שהוא יכול להוליך חשמל ללא התנגדות או חום, מה שפותח אפשרויות מרגשות למוליכות-על עתידית בטמפרטורת החדר.
אחד היישומים הצפויים ביותר של גרפן הוא בסוללות. הודות למוליכות המעולה שלו, אנו יכולים לייצר סוללות גרפן שנטענות מהר יותר ומחזיקות מעמד זמן רב יותר מסוללות ליתיום-יון מודרניות.
כמה חברות גדולות כמו סמסונג ו-Huawei כבר נקטו בדרך זו, במטרה להכניס את ההתקדמות הזו לגאדג'טים היומיומיים שלנו.
"עד 2024, אנו צופים שמגוון מוצרי גרפן יהיו בשוק", אמרה אנדראה פרארי, מנהלת מרכז הגרפן בקיימברידג' וחוקרת בפרויקט הדגל של גרפן, יוזמה המנוהלת על ידי European Graphene. החברה משקיעה מיליארד יורו בפרויקטים משותפים. הברית מאיצה את פיתוח טכנולוגיית הגרפן.
שותפי המחקר של חברת Flagship כבר יוצרים סוללות גרפן המספקות קיבולת גדולה יותר ב-20% ואנרגיה גבוהה יותר ב-15% מסוללות האנרגיה הגבוהות הטובות ביותר כיום. צוותים אחרים יצרו תאים סולאריים מבוססי גרפן יעילים יותר ב-20 אחוז בהמרת אור שמש לחשמל.
בעוד שישנם כמה מוצרים מוקדמים שניצלו את הפוטנציאל של גרפן, כמו ציוד הספורט Head, הטוב ביותר עוד לפנינו. כפי שציין פרארי: "אנחנו מדברים על גרפן, אבל במציאות אנחנו מדברים על מספר רב של אפשרויות שנחקרות. הדברים נעים בכיוון הנכון."
מאמר זה עודכן באמצעות טכנולוגיית בינה מלאכותית, נבדק עובדות ונערך על ידי עורכי HowStuffWorks.
יצרנית ציוד הספורט Head השתמשה בחומר המדהים הזה. מחבט הטניס Graphene XT שלהם טוען שהוא קל יותר ב-20% באותו משקל. זוהי טכנולוגיה מהפכנית באמת!
`;t.byline_authors_html&&(e+=`שם משתמש: ${t.byline_authors_html}`),t.byline_authors_html&&t.byline_date_html&&(e+=” | “),t.byline_date_html&&(e+=t.byline_date_html);var i=t.body_html.replaceAll('”pt','”pt'+t.id+”_”); return e+=`\n\t\t\t\t