W dzisiejszym artykule przyjrzymy się jednemu z najbardziej fascynujących materiałów, jakim jest grafen. Co to jest i jakie ma właściwości? Jakie zastosowania grafenu są obecnie badane i wdrażane w systemach grzewczych? Zapraszamy do lektury.
Grafen – co to jest i jak powstaje? Wprowadzenie do tematu
Węgiel to jeden z pierwiastków chemicznych. Warto zauważyć, że występuje on w różnych strukturach, zwanych odmianami alotropowymi, takimi jak diament, grafit, fullereny czy właśnie grafen. Alotropia węgla jest fascynującym zagadnieniem, a każda jego odmiana posiada unikalne właściwości.
Grafen to jednowarstwowy materiał zbudowany z atomów węgla, ułożonych w strukturę przypominającą plastry miodu. Co ważne, to odmiana węgla, podobna do grafitu, ale o grubości zaledwie jednego atomu.
Procesy przetwarzania grafenu, takie jak delaminacja, ultradźwięki oraz obróbka plazmowa, kontrolują proces rozpadu grafitu, tworząc płatki grafenowe. Chociaż metoda delaminacji pozwala na produkcję płatków grafenowych o wysokiej jakości, nie jest ona jednak dostosowana do masowej produkcji przemysłowej. Natomiast techniki obróbki plazmowej i ultradźwiękowej umożliwiają wytwarzanie znacznych ilości tlenku grafenu, zredukowanego tlenku grafenu oraz nanoplatform grafenowych.
Grafen – właściwości i zastosowanie
Właściwości grafenu sprawiają, że jest on materiałem o ogromnym potencjale. Jego jednowarstwowa struktura nadaje mu doskonałe przewodnictwo elektryczne i cieplne, co czyni go idealnym kandydatem do zastosowań w różnych dziedzinach, w tym także w ogrzewnictwie.
Czym jeszcze wyróżnia się grafen? Właściwości, które warto znać to:
- charakteryzuje się niską rezystancją,
- wykazuje bardzo wysoką ruchliwość elektronów w temperaturze pokojowej, przy zakładanym jedynie rozpraszaniu na fononach;
- osiąga prędkość przepływu elektronów równą 1/300 prędkości światła,
- jest praktycznie przezroczysty – warstwa o grubości jednego atomu absorbuje jedynie 2,3% białego światła,
- posiada ponad 100-krotnie większą wytrzymałość niż stal o tej samej grubości, a równocześnie jest na tyle elastyczny, że można go bez szkody rozciągnąć nawet o 20%;
- membrana wykonana z utlenionego grafenu jest nieprzepuszczalna dla gazów, nawet atomów helu, jednocześnie całkowicie przepuszczając wodę (H2O). To otwiera możliwość zastosowania grafenu do filtracji w temperaturze pokojowej, na przykład do zwiększania stężenia alkoholu bez konieczności korzystania z tradycyjnej destylacji czy procesu wymrażania.
W związku z tym również zastosowanie grafenu jest szerokie i różnorodne. Ta odmiana węgla, jako doskonały przewodnik elektryczny, stosowana jest w produkcji szybkich i efektywnych układów elektronicznych. Jednak to tylko wierzchołek góry lodowej, gdyż pierwiastek ten ma potencjał do dalszego przekształcania wielu aspektów opieki zdrowotnej, budownictwa czy poligrafii. Grafen w medycynie wykorzystuje się chociażby do diagnostyki czy regeneracji tkanek.
Tlenek grafenu może pełnić rolę dodatków do tworzyw sztucznych i znaleźć zastosowanie w polimerach, wzmocnionych włóknem szklanym, a także w betonie, celem podniesienia ich wytrzymałości oraz przewodności cieplnej. Ponadto, różnorodne formy materiałów grafenowych są odpowiednie do stosowania w powłokach ochronnych. Właściwości i zastosowanie grafenu obejmują również poligrafię. Badacze z powodzeniem opracowali skuteczną technikę nanoszenia grafenu na folię, stosując innowacyjną technologię płytek, która umożliwia przenoszenie wysokojakościowego grafenu na obszary o dużej powierzchni.
Grafen – zastosowanie w systemach grzewczych
Najnowsze zastosowanie grafenu w ogrzewnictwie wydaje się wręcz doskonałym pomysłem, ponieważ ra alotropowa odmiana węgla bardzo dobrze przewodzi ciepło. Grafen pozwala na stworzenie elastycznych struktur grzewczych, które mogą łatwo dostosowywać się do kształtu powierzchni, na które są aplikowane. Ta elastyczność pozwoliłaby na bardziej precyzyjne i równomierne ogrzewanie różnych obszarów.
Ponadto, grafen w ogrzewnictwie pozwala na szybsze osiąganie pożądanej temperatury. Dzięki doskonałemu przewodnictwu cieplnemu, systemy oparte na grafenie mogą skutecznie rozprowadzać ciepło, eliminując konieczność długotrwałego oczekiwania na osiągnięcie optymalnej temperatury w pomieszczeniu.
Właściwości i zastosowanie grafenu w foliach grzewczych – niespełniona wizja?
Wizja elastycznych folii grzewczych z grafenową matrycą, które możemy umieścić na powierzchni o dowolnym kształcie, jest bardzo atrakcyjna i prowokuje do refleksji. Jednak, czy jest prawdziwa? Już teraz na aukcjach internetowych i w sklepach można znaleźć produkty oznaczone jako folie grzewcze z grafenem. Pytania do sprzedawców tych urządzeń, na temat ilości umieszczonego na matrycy grafenu, pozostają niestety bez odpowiedzi. Dlaczego?
To nic innego jak chwyt marketingowy, a. Termofol, jako ekspert w dziedzinie nowoczesnych technik grzewczych, jest w stanie to udowodnić. Wystarczy spojrzeć na cenę materiału. Obecnie wynosi ona od 50 do 200 dolarów za gram grafenu. Można sobie więc wyobrazić, że cena folii grzewczej z matrycą z grafenu kosztowałaby kilkukrotnie więcej niż ta, dostępna chociażby w sklepie Termofol. Dla przykładu, przedstawiamy ofertę jednego ze sklepów internetowych na „grafenową folię grzewczą na podczerwień”, której koszt wynosi 428 złotych. Jeśli w tym urządzeniu jest w ogóle jakiś grafen, to jest go tak mało, że jego obecność z pewnością nic nie zmienia.
Systemy grzewcze Termofol. Podsumowanie
Grafen w Polsce posiada pewien niezwykły urok, gdyż kilka lat temu stał się obiektem intensywnego zainteresowania mediów. Współcześnie wiele firm, specjalizujących się w sprzedaży folii grzewczych, korzysta ze „sławy” tej odmiany pierwiastka, aby promować swoje produkty jako najbardziej nowoczesne i efektywne.
Faktem jest, że zastosowanie grafenu w foliach grzewczych jest godne uwagi, jednak obecnie cena tego surowca jest na tyle wysoka, że szerokie wykorzystanie go staje się po prostu nieopłacalne. Dlatego jeśli poszukujesz rentownego, wygodnego i przede wszystkim realnego rozwiązania, odwiedź sklep z foliami grzewczymi Termofol.
