Wir wissen, dass Graphen eine ein Atom dicke Kohlenstoffschicht mit einzigartigen Eigenschaften ist. Es hat eine einschichtige hexagonale Kristallstruktur und ist 200-mal stärker als Stahl. Es ist fünfmal leichter als Aluminium und hat einzigartige elektrische oder thermische Eigenschaften. Seit seiner Entdeckung haben wir Versprechen gehört, wie es viele Technologien revolutionieren wird, und in einigen Fällen auch. Und wie viele dieser Versprechen müssen heute noch erfüllt werden?
Noch ausstehend ...
Graphen eignet sich hervorragend für Touchscreens , OLEDs oder LCDs, aber noch hat niemand den Schritt getan. Natürlich ist allen klar, dass wir in Zukunft elektronisches Graphenpapier haben werden. Auch ultraleichte mobile Bildschirme mit diesem Material, aber ... noch nicht.
Seine merkwürdige Wasserdurchlässigkeit, aber die Undurchlässigkeit für die meisten anderen Flüssigkeiten und Gase machen es ideal für die Herstellung von Filtern. Bald gab es viele Pläne, Entsalzungsanlagen mit Graphen zu bauen. Für viele Regionen der Welt wird es sehr wichtig sein, leicht frisches Wasser zu bekommen. Aber keiner dieser Filter ist bisher aus einem Labor gekommen .
Experimentelles flexibles OLED-Display
Wir wissen, dass Kohlefaser häufig für die Struktur von Flugzeugen verwendet wird, und der nächste Schritt wird Graphen sein . Sehr widerstandsfähig, seine elektrischen Eigenschaften verbessern die Blitzbeständigkeit. Und an sich ein Sensor für Anstrengungen zu sein, zusätzlich zu anderen Vorteilen. Ein Flugzeug hat ungefähr 100 Kilometer Kabel und das Graphen in der Struktur könnte am meisten sparen. Aber ... wieder ist etwas in der Pipeline.
Ein weiteres Versprechen von Graphen ist seine Wirksamkeit für Photovoltaikzellen. Fast transparent, ein guter Wärme- und Stromleiter, ist sein Verhalten bei dieser Verwendung sehr vielversprechend. Solarparks sind nicht nur billiger und effizienter als die derzeitigen, sondern auch umweltfreundlicher in der Herstellung. In Zukunft könnten wir sogar Kleidungsstücke tragen, deren Äußeres dank Graphen unser Handy aufladen würde. Aber wie die anderen Versprechen wird es in mehr oder weniger ferner Zukunft sein.
Beständig und leitfähig
Einige der tatsächlichen und gegenwärtigen Verwendungen von Graphen hängen mit seiner mechanischen Festigkeit zusammen. Fügen Sie es einfach anderen Materialien hinzu, um seine Festigkeit zu vervielfachen . Metalle oder Kunststoffe profitieren davon und diese Verbindungen werden bereits in der Luft- und Raumfahrttechnik, im Bauwesen oder in mobilen Geräten eingesetzt. Es gibt bereits eine erste Gummimischung für Reifen, die Graphen enthält. Perpetuus Carbon (Großbritannien) stellt Graphen her und hat ein Gummimischungsadditiv mit dem magischen Material entwickelt, das bereits in Fahrradreifen verwendet wird und Autos erreichen wird.
Fahrradreifen mit Graphen
Andererseits ist Graphen der beste Wärmeleiter der Welt. Da es auch stark und leicht ist, eignet es sich ideal für Teile, die Wärme leiten oder abführen müssen. Es ist bekannt, dass mindestens ein großer Mobiltelefonhersteller eine Graphenschicht verwendet , um die Wärme von den Chips zu wärmeren Bereichen innerhalb des Mobiltelefons zu transportieren.
Superkondensatoren
Eine schnell gesehene Verwendung von Graphen war die Herstellung von Kondensatoren. Ein Kondensator ist eine elektronische Komponente, die elektrische Ladung ansammelt. Im Gegensatz zu einem Akku gibt es praktisch keinen Verlust zwischen Laden und Entladen. Darüber hinaus können diese Uploads und Downloads sehr schnell sein. Aber bis vor kurzem gab es keine großen Kondensatoren: Sie sind Superkondensatoren.
Chinesische Straßenbahn fuhr mit Graphen-Superkondensatoren
Die derzeit größte Anwendung findet sich in Elektrofahrzeugen. Aber viel größer als ein Auto oder ein Motorrad: Busse, Straßenbahnen oder Züge. Wenn eines dieser elektrisch angetriebenen Fahrzeuge bremst, erzeugen seine Motoren in sehr kurzer Zeit eine enorme Menge an Leistung. Nur ein Superkondensator kann diese Energie aufnehmen und speichern, da Batterien mehr Zeit benötigen. Und dann liefern Sie diese Energie zurück, um loszulegen. Der chinesische Hersteller CRRC hat bereits zwei Modelle mit Graphen. Eine für Busse, die nach dem Aufladen in nur einer Minute bis zu 10 Kilometer weit fahren können. Eine andere für Straßenbahnen lädt in 30 Sekunden auf und bewegt die Straßenbahn bis zu 6 Kilometer . Bei seiner Herstellung ist es viel weniger kontaminiert als mit herkömmlichen Materialien und es besteht keine Explosionsgefahr.
Für Autos oder Roller
Zap & Go ist ein britisches Unternehmen, das auch Superkondensatoren mit Kohlenstoff- und Graphenionen herstellt. Ziel ist es, viele aktuelle Lithiumbatterien zu ersetzen: in Rollern, Bohrern, Staubsaugern ... oder Autos. Sie wurden als Parallelunternehmen zur Universität von Oxford gegründet und befinden sich ganz in der Nähe des Ortes, an dem vor 40 Jahren die ersten Lithiumbatterien geboren wurden. Jetzt ist diese neue Technologie an der Reihe, die in großem Maßstab billiger herzustellen, umweltfreundlicher, sicherer und langlebiger ist. Eine Graphen- "Batterie" (Superkondensator) kann bei normalem Gebrauch 20 bis 30 Jahre halten .
Superkondensatoren mit Graphen- und Kohlenstoffnanoröhren
Ein weiterer bekannter Hersteller ist die German Skeleton Technologies. Sie haben einen Ultrakondensator patentiert, der eine Graphen-Nanoröhrenstruktur verwendet. Sie gehörten zu den Ersten, die in diese Technologie eingestiegen sind , und sie spielen mit einem Vorteil. Sie verkaufen "Batterien" unterschiedlicher Größe und wurden im Wettbewerb (KERS in F1 oder World Endurance), in einigen Autos (Start-Stopp-System an Ampeln) oder in der Europäischen Weltraumorganisation für verschiedene Weltraumsysteme eingesetzt. Sie haben sich auch auf große Anwendungen spezialisiert, beispielsweise um Energie in Windkraftanlagen zu sammeln. Wenn es sehr windig ist, bleibt die überschüssige Energie erhalten, so dass sie in ruhigen Momenten weiter gesendet werden kann.
Wie wir sehen können, kommen nach und nach Anwendungen des "magischen" Materials Graphen an , obwohl einige der am meisten erwarteten uns noch warten lassen werden.