Grafeen, wat is dat voor materiaal?

Grafeen is tweehonderd keer sterker dan staal maar slechts een atoom dik. Het is een van de sterkste materialen die de wetenschap kent. Bovendien is grafeen super geleidend, wat ook interessant perspectieven biedt. Wat is grafeen en waarom is er zoveel ophef over onder wetenschappers? Grafeen is materiaal wat gemaakt is uit grafiet. Grafiet is het goedje wat in tekenpotloden zit. Er is veel grafiet op aarde. Grafeen kan je herkennen door een lijn op papier te zetten met een gewoon tekenpotlood. Er komen dan gestapelde koolstofatomen op het papier terecht die uit elkaar geduwd worden door het potlood over het papier te bewegen. Door te tekenen of te schrijven bijvoorbeeld. Het laagje potlood dat achterblijft op het papier, is (enkellaags) feitelijk grafeen. Twee wetenschappers, de Rus Konstantin Novoselov en de Nederlander Andre Geim (Geboren in Rusland maar heeft de Nederlandse nationaliteit) viel het al op dat je grafeen gewoon kan opvangen/scheiden met plakband. Vervolgens hebben ze naar een manier gezocht om dat flinterdunne laagje tot bruikbaar materiaal te maken. Dat is gelukt. Ze vingen het grafeen in een enkele layer. Het nieuwe materiaal wordt grafeen genoemd en heeft opmerkelijke eigenschappen. Wetenschappers ontdekken steeds nieuwe interessante eigenschappen van grafeen. Om een paar opmerkelijke eigenschappen te noemen:

• slechts een atoom dik (dunste materiaal op aarde)
• 200 keer zo sterk als staal
• super geleidend
• gemakkelijk te vouwen, buigen, enzovoorts

Nano-Kippengaas

Grafeen wordt ook wel Nano-Kippengaas genoemd, vanwege de structuur. Om te begrijpen hoe dun grafeen is: je zou een miljoen laagjes grafeen op elkaar moeten leggen om een millimeter grafeen over te houden. Toch is het oersterk materiaal, hoe dun het ook is. Stel je eens voor wat dit materiaal voor gevolgen kan hebben voor de ruimtevaart, het autoverkeer, computers en dergelijke? Waarschijnlijk zal grafeen de toekomst veranderen.

Grafeen of nano-kippengaas

Grafeen wordt ook wel gekscherend nano-kippengaas genoemd. Dit komt door de structuur van de koolstofatomen. Als je grafeen onder een sterke microscoop bekijkt zie je dat de atomen in een honingraat structuur gerangschikt zijn, zeshoekig, zoals honingraten van bijen. Al je dit ultradunne nano-kippengaas over een klein voorwerp (bijvoorbeeld een koffiekopje) zou spannen, dan zou het koffiekopje een auto kunnen dragen zonder te breken. Zo sterk is grafeen. Dit geeft dus veel mogelijkheden voor de toekomst. IJzersterke auto's? Onbreekbare ruimtevoertuigen? Huizen die nooit meer verslijten? Kogelvrije uniforms die niets wegen? Laat je fantasie de vrije loop en je begrijpt waarom men zo gefascineerd is geraakt door grafeen. Maar wetenschappers bekijken de mogelijkheden toch nog afwachtend. Grafeen is geweldig interessant materiaal maar nog niet gemakkelijk te bewerken tot materiaal waar je mee aan de slag kunt. Zover is het dus nog niet. Er zal bijvoorbeeld in de nabije toekomst wel gebruik gemaakt kunnen worden van:

• Grafeen-plastics die stroom geleiden
• Grafeen als middel om medicijnen op de juiste plaats in het lichaam af te leveren
• Touchscreens van grafeen
• Hoogfrequente transistor van grafeen (bestaan inmiddels)

Opvallende eigenschappen van grafeen

Grafeen is een materiaal waar wetenschappers zich wereldwijd voor interesseren. Velen zijn zelf aan de gang gegaan om het materiaal te testen. Ze willen allemaal een bijdrage leveren aan een ontdekking die gerelateerd is aan grafeen. De grafeenkoorts is voorlopig nog niet ten einde. Wetenschappers ontdekken regelmatig nieuwe eigenschappen van grafeen. Grafeen blijft voor verbazing zorgen.

Lees verder

• 3D Printers, wat zijn dat?