De laatste jaren is er veel aandacht besteed aan het supermateriaal grafeen. Maar wat is grafeen? Stel je een stof voor die 200 keer sterker is dan staal, maar 1000 keer lichter dan papier.
In 2004 "speelden" twee wetenschappers van de Universiteit van Manchester, Andrei Geim en Konstantin Novoselov, met grafiet. Ja, hetzelfde wat je op de punt van een potlood vindt. Ze waren nieuwsgierig naar het materiaal en wilden weten of het in één laag verwijderd kon worden. Dus vonden ze een ongewoon hulpmiddel: ducttape.
"Je legt [de tape] over grafiet of mica en pelt dan de bovenste laag eraf", legde Heim uit aan de BBC. Grafietvlokken vliegen van de tape af. Vouw de tape vervolgens dubbel en plak hem op de bovenste laag, haal ze dan weer los. Herhaal dit proces tien of twintig keer.
Elke keer vallen de vlokken uiteen in steeds dunnere vlokken. Uiteindelijk blijven er hele dunne vlokken op de band achter. Je lost de tape op en alles lost op.
Verrassend genoeg werkte de tapemethode wonderen. Dit interessante experiment leidde tot de ontdekking van enkellaagse grafeenvlokken.
In 2010 kregen Heim en Novoselov de Nobelprijs voor natuurkunde voor hun ontdekking van grafeen, een materiaal dat bestaat uit koolstofatomen die gerangschikt zijn in een hexagonaal rooster, vergelijkbaar met kippengaas.
Een van de belangrijkste redenen waarom grafeen zo verbazingwekkend is, is de structuur. Een enkele laag zuiver grafeen verschijnt als een laag koolstofatomen gerangschikt in een hexagonale roosterstructuur. Deze honingraatstructuur op atomaire schaal geeft grafeen zijn indrukwekkende sterkte.
Grafeen is ook een elektrische superster. Bij kamertemperatuur geleidt het elektriciteit beter dan welk ander materiaal dan ook.
Herinner je je die koolstofatomen nog waar we het over hadden? Nou, die hebben elk een extra elektron, een pi-elektron. Dit elektron beweegt vrij, waardoor het met weinig weerstand door meerdere lagen grafeen kan geleiden.
Recent onderzoek naar grafeen aan het Massachusetts Institute of Technology (MIT) heeft iets bijna magisch opgeleverd: als je twee lagen grafeen een klein beetje (slechts 1,1 graden) uit de juiste positie draait, wordt het grafeen een supergeleider.
Dit betekent dat het elektriciteit kan geleiden zonder weerstand of hitte, wat in de toekomst interessante mogelijkheden biedt voor supergeleiding bij kamertemperatuur.
Een van de meest verwachte toepassingen van grafeen is in batterijen. Dankzij de superieure geleidbaarheid kunnen we grafeenbatterijen produceren die sneller opladen en langer meegaan dan moderne lithium-ionbatterijen.
Sommige grote bedrijven, zoals Samsung en Huawei, zijn dit pad al ingeslagen en willen deze ontwikkelingen graag in onze dagelijkse gadgets integreren.
"Tegen 2024 verwachten we dat er een reeks grafeenproducten op de markt zal zijn", aldus Andrea Ferrari, directeur van het Cambridge Graphene Center en onderzoeker bij het Graphene Flagship, een initiatief van European Graphene. Het bedrijf investeert 1 miljard euro in gezamenlijke projecten. De alliantie versnelt de ontwikkeling van grafeentechnologie.
De onderzoekspartners van Flagship ontwikkelen al grafeenbatterijen die 20% meer capaciteit en 15% meer energie leveren dan de beste, energiezuinige batterijen van dit moment. Andere teams hebben zonnecellen op basis van grafeen ontwikkeld die 20% efficiënter zijn in het omzetten van zonlicht in elektriciteit.
Hoewel er al enkele vroege producten zijn die het potentieel van grafeen benutten, zoals Head-sportuitrusting, moet het beste nog komen. Zoals Ferrari opmerkte: "We hebben het over grafeen, maar in werkelijkheid hebben we het over een groot aantal opties die worden bestudeerd. Het gaat de goede kant op."
Dit artikel is bijgewerkt met behulp van kunstmatige intelligentietechnologie, gecontroleerd op feiten en bewerkt door de redacteuren van HowStuffWorks.
Sportartikelenfabrikant Head heeft dit fantastische materiaal gebruikt. Hun Graphene XT tennisracket claimt 20% lichter te zijn bij hetzelfde gewicht. Dit is echt een revolutionaire technologie!
`;t.byline_authors_html&&(e+=` Bron: ${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
Plaatsingstijd: 21-11-2023