Hoe wondermateriaal grafeen de wereld verovert

Grafeen zou het internet honderd keer sneller kunnen maken en een camerasensor duizend keer zo gevoelig. Het materiaal is extreem dun, vrijwel transparant, enorm buigzaam en veel sterker dan bijvoorbeeld staal. Maar wat is het precies en wanneer ga je het terugvinden in al je apparaten?

Grafeen wordt regelmatig een ‘wondermateriaal’ genoemd. Sinds wetenschappers Andre Geim en Kostantin Novoselov er in 2010 de Nobelprijs voor wonnen, is de interesse alleen maar groter geworden, zowel op academisch als commercieel gebied. Niet vreemd ook voor het dunste en tegelijkertijd sterkste materiaal ter wereld.

De lijst van bijzondere eigenschappen gaat verder: grafeen is een extreem goede geleider van elektriciteit en warmte, kan goed tegen hitte en is bijna ondoordringbaar. Ook heeft het een veel hogere elektrische mobiliteit dan silicium, wat het in theorie een superieure halfgeleider maakt. Het zegt eigenlijk al genoeg dat Samsung en Apple nu al vechten om grafeenpatenten.

Op de lange termijn zou het materiaal zelfs de hoofdrol die silicium inneemt binnen de technologische industrie kunnen overnemen. Mogelijk moet Silicon Valley dan worden omgedoopt tot Graphene Valley.

Voordat het zover is, hebben zowel de wetenschap als het bedrijfsleven nog enkele hindernissen te overwinnen. Grafeen is eerder complex dan magisch en sowieso nog grotendeels in nevelen gehuld. Of beter gezegd: in chemische dampen.

Een buisje met grafeen

Wat is grafeen precies?

Grafeen is een materiaal dat volledig is opgebouwd uit het element koolstof, net zoals grafiet en diamant. In tegenstelling tot die materialen komt grafeen niet direct in de natuur voor, maar moet het geisoleerd of gescheiden worden, bijvoorbeeld door een extreem dunne laag van grafiet af te halen.

Geim en Novoselov wisten in 2004 voor het eerst met enige betrouwbaarheid zo’n laagje te produceren. Dit deden zij met behulp van plakband. De twee wetenschappers haalden steeds meer van een stukje grafiet af, totdat er een laag overbleef die slechts een atoom dik was. Grafeen wordt daarom ook wel een tweedimensionaal materiaal genoemd.

Een andere populaire methode is om methaangas, dat deels bestaat uit koolstof, te verhitten totdat het een laagje grafeen achterlaat op een substraat van nikkel of koper. Deze methode heet chemical vapor deposition (cvd) en geniet de voorkeur, omdat hiermee grotere oppervlakken van grafeen kunnen worden geproduceerd.

In april van dit jaar claimden Ierse onderzoekers nog een doorbraak via een andere, al bestaande methode. Zij voegden grafiet toe aan een vloeistof waarin het materiaal niet oplost en wisten door deze vloeistof hard rond te draaien afzonderlijke laagjes grafeen te scheiden. Deze stukjes grafeen vertoonden geen defecten en zouden dus geschikt zijn om op grote schaal te produceren.

Een enkele laag grafeen

Wanneer ga je grafeen terugzien?

De massaproductie van grafeen is momenteel de grootste uitdaging, aldus dr. Steffen Wiedmann van de Radboud Universiteit in Nijmegen. Volgens hem bevindt grafeen zich wat dat betreft nog in de beginfase, omdat grotere substraten (ook wel wafers genoemd) van het materiaal nog niet op betrouwbare wijze kunnen worden gecreeerd.

Het bericht Hoe wondermateriaal grafeen de wereld verovert verscheen eerst op ManagementStyle.nl.

Hoe wondermateriaal grafeen de wereld veroverteq design, websites webshops & internet marketing