Szkło pokryte grafenem wygląda tak samo jak zwykłe szkło. Warstwa grafenu pochłania ok. 2 proc. światła, więc gołym okiem nie sposób jej właściwie zauważyć. Dzięki grafenowemu pokryciu materiał zmienia jednak właściwości – m.in. przewodzi prąd.
Jak informuje PAP, takie rozwiązanie przyda się w wojsku: np. do ogrzewanych szyb, które nie będą parować ani zatrzymywać kropel wody. Działające już prototypy takich materiałów opracował warszawski Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych w ramach projektu OPTI-GRAF Narodowego Centrum Badań i Rozwoju. W pracach uczestniczy także Polski Holding Obronny i spółka NanoCarbon.
Jak w rozmowie z PAP wyjaśnia kierownik projektu, dr Grzegorz Gawlik z ITME, jego zespół pracuje nad budową specjalistycznych okien z warstwą grzejną, którymi zainteresowane jest wojsko. Wojskowe urządzenia optyczne pracujące w trudnych warunkach klimatycznych, np. na morzu, podlegają silnym oddziaływaniom środowiska: wody morskiej, soli, słońca, wiatru, mrozu. Aby osłonić te delikatne urządzenia, zamyka się je w obudowach, a na świat wyglądają właśnie przez okienko – wyjaśnia dr Gawlik.
Zaznacza, że takim specjalistycznym oknom trzeba zapewnić maksymalną przejrzystość, a więc sprawić, że np. nie zaparują, ani nie pokryją się lodem. Nie może być tak, że przyrząd pomyli kropkę na szkle z jakimś obiektem, to musi być szkło, które samo się oczyszcza. Jego pokrycie też musi być bardzo jednorodne – mówi. I tu z pomocą wojsku przychodzi grafen. Okazuje się, że szybę, która jest izolatorem, można pokryć grafenem, który elektryczność przewodzi świetnie. Kiedy do takiego materiału podłączy się napięcie, zaczyna się on grzać (w wyniku oporu), a woda z szyby szybko odparowuje. Ogrzewane szyby mogłyby znaleźć zastosowanie w szybach samochodowych, a może i z czasem w szkle budowlanym?
Dr Gawlik zdradza, że w ITME udało się zagrzać szybę pokrytą grafenem nawet do 100 st. C Można by na niej zagotować wodę – śmieje się badacz. Chociaż grafen to tylko węgiel (a dokładniej struktura węgla o grubości jednego atomu), pali się tylko w wysokich temperaturach. Nam się jeszcze grafenu spalić nie udało – przyznaje rozmówca PAP.
Na razie badacze z ITME potrafią pokryć grafenem materiał o średnicy kilku cm, a wojsko chciałoby okienka kilka razy większe. Gawlik wierzy, że wkrótce uda się opanować technologię pokrywania grafenem większych powierzchni.
Jeśli chodzi o prześwitujące, przewodzące prąd ogrzewające pokrycia do szkła, w użyciu są już tlenki indowo-cynowe (ITO). Powszechnie stosuje się je np. w monitorach i wyświetlaczach, gdzie przewodzą prąd i umożliwiają wyświetlanie odpowiednich pikseli. Związki takie niedoskonale przewodzą jednak światło, z czasem ulegają degradacji i nie można ich zginać – ekrany i monitory muszą być więc sztywne. Poza tym na świecie kończą się zapasy indu i poszukuje się dla niego alternatywy. Taką alternatywą może stać się grafen. Dr Gawlik zaznacza, że polskie szkło pokryte grafenem mogłoby znaleźć zastosowanie nie tylko w wojsku, ale i w wyświetlaczach.
Dr Gawlik zaznacza, że grafen bardzo słabo reaguje z różnymi odczynnikami chemicznymi. Można go kąpać w kwasach, zasadach, rozpuszczalnikach organicznych i one go właściwie nie degradują – opowiada. Dodaje, że atomy węgla tworzą w grafenie strukturę podobną do plastra miodu. Oczka tej sieci są na tyle małe, że niewiele związków przez nie może przejść. Sam grafen jest jednym z najbardziej odpornych mechanicznie materiałów na świecie. Teoretycznie ma bardzo dużą wytrzymałość. Ale musimy sobie zdawać sprawę, że to jest jednoatomowa warstwa – przyznaje dr Gawlik. Dodaje, że jeśli warstw grafenu jest kilka, właściwości materiału się zmieniają.
PAP – Nauka w Polsce, Ludwika Tomala
