Είναι πραγματικά το γραφένιο ένα υλικό-θαύμα;

Υπάρχουν πολλές πιθανές εφαρμογές για το γραφένιο.

Το γραφένιο είναι σπατάλη χρημάτων, δήλωσε πέρυσι ένας Βρετανός καθηγητής κατά τη διάρκεια μιας συζήτησης σχετικά με τη χρηματοδότηση της Βρετανικής κυβέρνησης για τις επιστήμες.

Θα μπορούσε να είναι χρήσιμο σε μερικές εφαρμογές, δήλωσε, αλλά ποτέ δεν θα είναι επαναστατικό το γραφένιο: η τεχνολογία του είναι πολύ περιορισμένη - είναι ενδιαφέρον, αλλά δεν αποτελεί "αλλαγή παιχνιδιού".

Το προηγούμενο έτος, οι Andre Geim και Konstantin Novoselov του Πανεπιστημίου του Μάντσεστερ είχαν κερδίσει το βραβείο Νόμπελ Φυσικής για την πρωτοποριακή εργασία τους για το «υλικό θαύμα» και η χρηματοδότηση ήταν η ψήφος της πίστης σε ένα συναρπαστικό νέο τομέα έρευνας.

Το γραφένιο είναι το όνομα που δίνεται σε μια νέα ουσία που αποτελείται από ένα μόνο στρώμα ατόμων άνθρακα, που προέρχονται από γραφίτη, με εκπληκτικές ιδιότητες: η ουσία είναι ισχυρότερη από ό, τι διαμάντι, πιο αγώγιμη από το χαλκό και πιο ευέλικτη από το καουτσούκ. Πάντως, περισσότερα από 60 εκ.£ είναι πολλά χρήματα για πάνε σε ένα συγκεκριμένο τομέα της επιστήμης σε εποχή λιτότητας και οι ερευνητές άλλων θεμάτων είναι σχεδόν βέβαιο ότι θα εγείρουν τουλάχιστον θέματα.

Στην κραυγή για τη χρηματοδότηση, η δυσαρέσκεια δεν είναι ασυνήθιστη, ιδίως εάν τα χρήματα φαίνεται να απευθύνονται σε ένα συγκεκριμένο έργο και όχι όλο το πεδίο της βασικής έρευνας που μπορεί να προσφέρει πολύ περισσότερα σε μακροπρόθεσμη βάση.

Η ένσταση είναι για το τι θα μπορούσε να ονομαστεί σύνδρομο Concorde: δημόσιο χρήμα πήγε σε ένα μόνο project, σε αυτή την περίπτωση ένα υπερηχητικό επιβατικό αεροπλάνο, που το θαύμαζαν για την ομορφιά του, αλλά περιορισμένο στις χρήσεις του.

Εξαιρετικά μεγάλο φάσμα εφαρμογών

Αλλά το γραφένιο είναι διαφορετικό και έχει μπει στο μάτι της βρετανικής κυβέρνησης - και άλλων κυβερνήσεων και εταιρειών - ακριβώς επειδή τα πιθανά οφέλη του καλύπτουν ένα εξαιρετικά μεγάλο φάσμα εφαρμογών.

Θα μπορούσε το γραφένιο να βάλει τέλος στο πρόβλημα
της σκουριάς;

Ακόμη και αν δεν δώσει όλα όσα υποσχέθηκε ας πούμε για τα, ηλεκτρονικά, θα μπορούσε ακόμη να αποδειχθεί εξαιρετικά χρήσιμο σε άλλους τομείς, όπως η ενέργεια ή η ιατρική.

Σε μια μελέτη στο περιοδικό Nature πέρυσι, ο καθηγητής Novoselov και οι συνεργάτες του παρουσίασαν μια "οδικό χάρτη" ​​για τις πιθανές εφαρμογές του γραφενίου, διερευνώντας κατά πόσο θα μπορούσε να γίνει "η επόμενη αποδιοργανωτική τεχνολογία, αντικαθιστώντας μερικά από τα υλικά που χρησιμοποιούνται σήμερα και οδηγούν σε νέες αγορές;"

Αναγνωρίζουν όμως ότι πολλά από τα πιο συναρπαστικά χαρακτηριστικά του υλικού επιτυγχάνονται μόνο με την υψηλότερη ποιότητα γραφενίου και ότι σε βιομηχανική κλίμακα τεχνικών δεν έχει ακόμη επιβεβαιωθεί.

Ακόμα, υποστηρίζουν ότι υπάρχει ένας μακρύς κατάλογος εφαρμογών.

Εύκαμπτες ηλεκτρονικές οθόνες μπορεί να προκύψουν το συντομότερο, με την πιο ελκυστική ιδέα το «e-paper». Ένα πρωτότυπο εργασίας αναμένεται μέχρι το 2015, σύμφωνα με τη μελέτη του Nature αν και το κόστος εξακολουθεί να είναι υπερβολικά υψηλό για κάθε εμπορεύσιμο προϊόν αυτή τη στιγμή.

Οι συντάξαντες τη μελέτη αναγνωρίζουν ότι ο καθιερωμένος ρόλος του πυριτίου θα σημαίνει ότι το γραφενίου, που δεν είναι ένας ημι-αγωγός, δεν θα μπορούσε να διαδραματίσει ένα ρόλο στους επεξεργαστές μέχρι και μετά το 2021.

Το γραφένιο

• Γραφένιο είναι μια μορφή του άνθρακα που υπάρχει σαν φύλλο, πάχους ενός ατόμου
• Τα άτομα είναι διατεταγμένα σε μια δισδιάστατη κυψελοειδή δομή
• Η ανακάλυψη του γραφενίου ανακοινώθηκε το 2004 από το περιοδικό Science
• Περίπου 100 φορές ισχυρότερο από το ατσάλι. Είναι ηλεκτρικά αγώγιμο καλύτερα και από τον χαλκό
• Φημολογείται ότι θα είναι η πιθανή αντικατάσταση του πυριτίου στα ηλεκτρονικά
• Αν αναμειγνύουμε περίπου 1% γραφενίου  σε πλαστικά θα μπορούσαν να γίνουν ηλεκτρικά αγώγιμα

Η επιστήμη των υλικών
Πώς η ιδέα της κολλητικής ταινίας οδήγησε στο βραβείο Νόμπελ

Ωστόσο, λένε ότι το γραφένιο είναι τόσο λεπτό ώστε μία στρώση "βαφής" θα μπορούσε να λειτουργήσει για αντιδιαβρωτική προστασία ή ένα «ηλεκτρονικό μελάνι» ή να προστεθεί σε προηγμένα σύνθετα υλικά για να γίνουν αδιαπέραστα ή αγώγιμα ή ισχυρότερα.

Θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για να ενισχύσει τις ηλιακές κυψέλες και να βελτιωθεί η διάρκεια ζωής των μπαταριών, αν και παραμένουν πολλά τεχνολογικά εμπόδια.

Σαν υλικό εξαιρετικά ευαίσθητο στο περιβάλλον, το γραφένιο θα μπορούσε να ενεργήσει ως αισθητήρας σε μία συσκευή μέτρησης καταπόνησης, αέριο, μαγνητισμό ή πίεση.

Ακόμα, η καθαρότητά του και η μεγάλη επιφάνειά του το καθιστούν κατάλληλο για ιατρικές χρήσεις: όπως για την βοήθεια χορήγησης του φαρμάκου για την οικοδόμηση νέων ιστών στην αναγεννητική ιατρική. Ωστόσο, οι συγγραφείς παραδέχονται ότι ο μεγάλος αριθμός των εμποδίων σημαίνει ότι αυτό δεν θα συμβεί πριν από το 2030.

Αναγνωρίζουν ότι "καθιερωμένα υλικά αναφοράς θα πρέπει να αντικατασταθούν εάν οι ιδιότητες του γραφενίου, καθότι ελκυστικές, μπορεί να μεταφραστούν σε εφαρμογές που είναι αρκετά ανταγωνιστικές για να δικαιολογήσουν το κόστος και την αναστάτωση της αλλαγής ..."

Έτσι, η μελέτη υποστηρίζει, ότι το γραφένιο "θα αξιοποιηθεί μόνο σε νέες εφαρμογές, οι οποίες έχουν σχεδιαστεί ειδικά έχοντας στο μυαλό μας το υλικό αυτό ..."

Στην τελευταία πρόταση τονίζεται ότι το γραφένιο είναι πολύ καλό για να αγνοηθεί - σε ορισμένες εφαρμογές - μπορεί όμως να αποδειχθεί πολύ καλό για να είναι αληθινό.

Χιλιάδες διπλώματα ευρεσιτεχνίας

Αλλά μια ματιά στα στατιστικά στοιχεία για τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας - αποτελεί βασικό δείκτη της εμπορικής πρόθεσης - αποκαλύπτει πόσες χώρες και εταιρείες είναι προετοιμασμένες για να ρίξουν τα ζάρια του γραφενίου.

Αρχίζοντας το 2004 από το μηδέν, υπάρχουν σήμερα περισσότερα από 7.000 διπλώματα ευρεσιτεχνίας για εφαρμογές του γραφενίου, με το μεγαλύτερο αριθμό - άνω των 2000 - που πραγματοποιήθηκαν στην Κίνα. Η Samsung κατέχει μόνη της πάνω από 400.

Οι τεράστιες επενδύσεις αυτής της κλίμακας μπορεί να κακοφαίνονται σε μερικούς, επειδή τεχνολογίες πολλά υποσχόμενες πολλές φορές αποτυγχάνουν.

Όμως, όσο μεγαλύτερο είναι το πεδίο χρηματοδότησης των επιστημόνων, που ασχολούνται με το γραφένιο σε παγκόσμιο επίπεδο, τόσο μεγαλύτερες είναι οι πιθανότητες να το εκμεταλλευτούμε με επιτυχία.

Το υλικό θαύμα θα απορροφήσει πολλά χρήματα, αλλά θεωρείται, ότι είναι απίθανο να πάνε χαμένα.

Πηγή, BBC News
Απόδοση, Δ. Γιάκας