Graphen ist eine ein Atom dicke Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind. Es ist der Grundbaustein aller anderen graphitischen Materialien wie Graphit, Kohlenstoffnanoröhren und Fullerene.
Zu den bemerkenswerten Eigenschaften und möglichen Anwendungen von Graphen gehören:
1. Festigkeit und Elastizität: Graphen ist eines der stärksten und elastischsten bekannten Materialien. Es hat eine Zugfestigkeit von 130 Gigapascal (GPa), was etwa dem Hundertfachen von Stahl entspricht, und einem Elastizitätsmodul von 1 Terapascal (TPa), was etwa dem Zehnfachen von Stahl entspricht. Dies macht Graphen zu einem vielversprechenden Material für Anwendungen in der Sportartikel-, Luft- und Raumfahrt- und Automobilindustrie.
2. Elektrische und thermische Leitfähigkeit: Graphen ist ein ausgezeichneter Strom- und Wärmeleiter. Seine elektrische Leitfähigkeit ist etwa 1000-mal so hoch wie die von Kupfer und seine Wärmeleitfähigkeit etwa 100-mal so hoch wie die von Kupfer. Dies macht Graphen zu einem vielversprechenden Material für elektronische Geräte wie Transistoren, Solarzellen und Kühlkörper.
3. Undurchlässigkeit: Graphen ist undurchlässig für Gase und Flüssigkeiten, einschließlich Helium, Wasserstoff und Wasser. Dies macht Graphen zu einem potenziellen Material für den Einsatz in Barrierefolien, Brennstoffzellen und Wasserreinigungssystemen.
4. Optische Eigenschaften: Graphen absorbiert Licht in einem breiten Wellenlängenbereich, von Ultraviolett bis Infrarot. Dies macht Graphen zu einem vielversprechenden Material für optische Geräte wie Fotodetektoren, Solarzellen und optische Filter.
5. Flexibilität: Graphen ist ein flexibles Material, das sich leicht biegen und falten lässt. Dies macht Graphen zu einem vielversprechenden Material für flexible Elektronik wie flexible Displays, tragbare Sensoren und elektronische Häute.
Trotz seines enormen Potenzials ist Graphen immer noch ein relativ neues Material und es gibt erhebliche Herausforderungen bei seiner Herstellung und Integration in funktionelle Geräte. Die laufende Forschung konzentriert sich auf die Bewältigung dieser Herausforderungen sowie auf die Erforschung neuer und innovativer Anwendungen von Graphen in verschiedenen Bereichen der Wissenschaft und Technik.
