Grafeen: duurzaam materiaal voor talloze doeleinden

In de zoektocht naar duurzaam materiaal lijkt grafeen een grote kanshebber. Met dit vederlichte materiaal kan zo'n beetje alles worden gemaakt. In 2004 isoleerde men het materiaal voor het eerst, en er waren twijfels of het wel zo goed was als werd gedacht. In 2015 werd duidelijk dat grafeen zeker het materiaal van de toekomst kan worden genoemd.

Wat is grafeen?

Grafeen is koolstofkristal met de dikte van een atoom. Het materiaal zit onder meer in je potloot: het grafiet zorgt voor de zwarte lijn op papier. Leg je een plakbandje op de lijn en trek je deze eraf, dan heet wat je overhoudt grafeen. Ingezoomd tot op microniveau zie je dat de structuur lijkt op die van een honingraat.

Nobelprijs

Wetenschappers Konstantin Novoselov en André Geim wonnen in 2010 de Nobelprijs van Natuurkunde omdat zij grafeen voor allerhande toepassingen geschikt wisten te maken door het te bewerken.

Eigenschappen grafeen

De eigenschappen van grafeen zijn zeer aantrekkelijk te noemen. Hieronder staan ze op een rij:

• Flexibel/buigzaam (vergelijkbaar met rubber)
• Goed geleidend voor hitte en elektra (beter dan silicium)
• Hittebestendig
• Zeer licht
• Dunste materiaal op aarde: bestaat uit één laag koolstofatomen
• Sterk: 200 keer sterker dan staal
• Hoge mate van transparantie voor licht

Toepassingen grafeen

Behalve mogelijke toepassingen van grafeen en de uitvinding van een nieuwe gloeilamp zijn er al diverse producten op de markt die gebruikmaken van het materiaal. Een tennisracket maakt bijvoorbeeld gebruik van grafeen. Het handvat van het racket bevat grafeen en daardoor is het racket heel licht. Dit kan voor tennissers het spel verbeteren. Verder is er sinds 2010 een hoogfrequente transistor van grafeen.

De gloeilamp van grafeen

In 2009 werden de eisen steeds strenger omtrent gloeilampen. Deze eisen zorgden ervoor dat de minst efficiënte gloeilampen niet meer op de markt verschenen. Vanaf september 2012 mag dan ook de gloeilamp niet meer verhandeld worden. Met dit soort maatregelen zou je dus niet gelijk verwachten dat er een nieuwe gloeilamp op de markt komt. Toch werd er in 2015 een nieuwe gloeilamp uitgevonden met behulp van grafeen.

De gloeilamp is vrij uniek omdat het na tien jaar onderzoek het eerste concrete product is dat efficiënter werkt dankzij grafeen. De lamp zal goedkoper worden aangeboden dan de gemiddelde LED-lamp, wat positief is voor de consument. Daarbij verbruikt hij 10% minder energie, wat goed is voor het milieu.

De toekomst van grafeen

Nadat in 2015 de energiezuinige gloeilamp werd ontwikkeld, wordt verwacht dat er door de jaren heen steeds meer toepassingen voor grafeen gevonden zullen worden. De mogelijkheden zijn vrij uitgebreid en niemand weet precies wat de volgende ontwikkeling zal doen. Een buigzame batterij behoort tot de mogelijkheden, net als de producten of toepassingen uit de onderstaande lijst:

• Oprolbare beeldschermen of computers
• Een ruimtelift maken
• Verlichting efficiënter maken
• (internet)verbindingen sneller maken
• Voertuigen (zoals vliegtuigen)
• Dunne zonnepanelen
• Lichte kogelvrije vesten
• In geneeskunde: transporteren van medicijnen/verwijderen van ziektekiemen in het lichaam

Met al deze mogelijkheden is in elk geval duidelijk dat het alle kanten op kan gaan. Aan de universiteit van Manchester, waar de duurzame grafeen-gloeilamp werd ontworpen, zijn in 2015 wereldwijd meer dan 35 bedrijven verbonden die graag samen willen werken aan nieuwe toepassingen van grafeen.