אנו יודעים כי גרפן הוא גיליון פחמן עבה אטום יחיד בעל תכונות ייחודיות. יש לו מבנה גבישי משושה שכבתי והוא חזק פי 200 מפלדה. הוא קל פי חמישה מאלומיניום ובעל תכונות חשמליות או תרמיות ייחודיות. מאז גילויו שמענו הבטחות כיצד היא תחולל מהפכה בטכנולוגיות רבות, ובמקרים מסוימים כן. וכמה מההבטחות האלה נותרו לקיים היום?
עדיין ממתין ...
גרפן נהדר למסכי מגע , OLED או LCD, אך איש עדיין לא עשה את הצעד. כמובן שלכולם ברור שבעתיד יהיה לנו נייר אלקטרוני גרפן. גם מסכים ניידים אולטרה קלים עם חומר זה, אבל ... עדיין לא.
החדירות המוזרה שלו למים, אך האטימות לרוב הנוזלים והגזים האחרים, הופכת אותה לאידיאלית לייצור פילטרים. עד מהרה צצו תוכניות רבות לבניית מתקני התפלה עם גרפן. יהיה חשוב מאוד עבור אזורים רבים בעולם להיות מסוגלים לקבל מים מתוקים בקלות. אך אף אחד מהפילטרים הללו עדיין לא יצא ממעבדה .
תצוגת OLED גמישה ניסיונית
אנו יודעים כי סיבי פחמן משמשים הרבה למבנה המטוסים, והשלב הבא יהיה גרפן . עמיד מאוד, תכונותיו החשמליות ישפרו את העמידות בפני ברקים. ולהיות כשלעצמו חיישן למאמצים, בנוסף ליתרונות אחרים. במטוס יש כ -100 קילומטרים של חוט והגרפן במבנה יכול לחסוך הכי הרבה. אבל ... שוב זה עדיין משהו בפתח.
הבטחה נוספת של גרפן היא יעילותו לתאים פוטו-וולטאיים. כמעט שקוף, מוליך טוב של חום וחשמל, התנהגותו בשימוש זה מבטיחה מאוד. פארקים סולאריים הם לא רק זולים ויעילים יותר מהקיימים כיום, אלא גם פחות מזהמים לייצור. בעתיד נוכל אפילו ללבוש בגדים שחיצוניותם תטעין את הנייד שלנו בזכות גרפן. אבל, כמו ההבטחות האחרות, זה יהיה בעתיד הרחוק פחות או יותר.
עמיד ומוליך
חלק מהשימושים בפועל והווה בגרפן קשורים לחוזק המכני שלו. פשוט הוסף אותו לחומרים אחרים כדי להכפיל את חוזקו . מתכות או פלסטיק מרוויחות ותרכובות אלה כבר משמשות בטכנולוגיה אווירית, בנייה או מכשירים ניידים. יש כבר תרכובת גומי ראשונה לצמיגים המכילה גרפן. Perpetuus Carbon (בריטניה) מייצרת גרפן ופיתחה תוסף תרכובת גומי עם חומר הקסם שכבר משמש בצמיגי אופניים ויגיע למכוניות.
צמיגי אופניים עם גרפן
מצד שני, גרפן הוא מוליך החום הטוב ביותר בעולם. מכיוון שהוא גם חזק וקל משקל, הוא אידיאלי לשימוש בחלקים הדורשים מוליך או פיזור חום. זה ידוע שלפחות יצרנית טלפונים ניידים אחת גדולה משתמשת ביריעת גרפן כדי להביא את החום מהשבבים לאזורים חמים יותר בתוך הנייד.
קבלים סופר
אחד השימושים שנראו במהירות עבור גרפן היה ייצור קבלים. קבל הוא רכיב אלקטרוני שמצטבר מטען חשמלי. בניגוד לסוללה, אין כמעט אובדן בין טעינה לפריקה. בנוסף, ההעלאות וההורדות האלה יכולות להיות מהירות מאוד. אבל עד לאחרונה לא היו קבלים עצומים: הם קבלים-על.
חשמלית סינית נעה עם קבלים-על של גרפן
היישום הנוכחי הגדול ביותר שלו הוא ברכבים חשמליים. אבל הרבה יותר גדול ממכונית או אופנוע: אוטובוסים, חשמליות או רכבות. כאשר אחד מכלי הרכב המופעלים באמצעות חשמל, נבלם, מנועיו מייצרים כמות עצומה של זמן תוך זמן קצר מאוד. רק קבלים-על יכולים לקבל אנרגיה זו ולאחסן אותה, מכיוון שהסוללות זקוקות ליותר זמן. ואז להחזיר את האנרגיה הזו כדי להתחיל. ליצרנית הסינית CRRC כבר יש שני דגמים עם גרפן. אחד לאוטובוסים, המסוגל להעביר אותו עד 10 ק"מ לאחר טעינה בדקה אחת בלבד. רכב אחר, עבור חשמליות, נטען תוך 30 שניות ומניע את החשמלית עד 6 ק"מ . בייצורו הוא מזוהם הרבה פחות מאשר בחומרים מסורתיים, ואין להם שום סכנת פיצוץ.
למכוניות או קטנועים
Zap & Go היא חברה בריטית שמייצרת גם קבלים-על עם יוני פחמן וגרפן. מטרתה להחליף סוללות ליתיום קיימות רבות: בקלנועיות, מקדחות, שואבי אבק ... או מכוניות. החלה כחברה מקבילה לאוניברסיטת אוקספורד, והם קרובים מאוד למקום בו נולדו סוללות הליתיום הראשונות לפני 40 שנה. עכשיו מגיע תורה של טכנולוגיה חדשה זו, זולה יותר לייצור בקנה מידה גדול, ירוקה ובטוחה יותר ועמידה יותר. "סוללת" גרפן (קבלים-על) יכולה להחזיק מעמד 20 עד 30 שנה בשימוש רגיל.
קבלים-על עם צינורות ננו של גרפן ופחמן
יצרנית בולטת נוספת היא חברת השלד הגרמנית הגרמנית. הם רשמו פטנט על סוג של אולטרה-קבלים המשתמשים במבנה צינורות ננו-גרפין. הם היו מהראשונים שקפצו לטכנולוגיה זו , והם משחקים עם יתרון. הם מוכרים "סוללות" בגדלים שונים, והם שימשו בתחרות (KERS של F1 או World Endurance), בכמה מכוניות (מערכת התחלה-עצירה ברמזורים) או בסוכנות החלל האירופית למערכות חלל שונות. הם גם התמחו ביישומים גדולים, למשל לצבור אנרגיה בתחנות כוח רוח. כאשר סוער מאוד, האנרגיה העודפת נשמרת כך שברגעים רגועים היא יכולה להמשיך להישלח.
כפי שאנו רואים, לאט לאט, מגיעים יישומים של הגרפן החומר "קסם", אם כי חלק מהמצופים ביותר עדיין יגרמו לנו לחכות.