Графенот – материјал на 21 век, може да се произведува и кај нас

491
Александар Димитров

Науката и технологијата за наноструктурите e широка и интердисциплинарна област на истражување и развојни активности, која е во рапиден пораст во светски рамки во изминатите неколку години. Поради нивните извонредни механички, електрични, оптички и топлотни карактеристики, тие привлекуваат посебно внимание во сите области на научното истражување и на индустрискиот развој

Во Македонија веќе постои технологија, со која може да се произведуваат два до три килограми графен месечно, а еден килограм чини помеѓу 5.000 и 10.00 долари, во зависност од квалитетот, тврди научникот проф. д-р Александар Димитров, од Технолошко-металуршкиот факултет, кој пред неколку години успеа да ги синтетизира графенот и јаглеродните нанотуби. Тоа се новите материјали на 21 век, кои наоѓаат широка примена во речиси сите индустрии.
Поради нивните извонредни механички, електрични, оптички и топлотни карактеристики, тие заземат посебно внимание во сите области на научното истражување и на индустрискиот развој. Секојдневно се зголемува нивната примена во новите генерации сензори, наноелектрониката, новите композитни материјали, филтри за вода, батерии, суперкондензатори, транзистори, антикорозивни облоги за металите, медицината, прехранбената, текстилната и во автомобилската индустрија.
Технологијата што веќе постои, Димитров вели дека ќе се патентира надвор од Македонија, а веќе има и конкретни чекори за соработка во оваа насока со британска компанија.

– Графенот веќе може да се произведува кај нас, и тоа во лабораториски услови. Во моментов, во план е како сето ова да го подигнеме на полуиндустриско производство. За графенот постојат повеќе технологии на производство, а всушност е откриен во 2004 година од Андреј Гејм и од Константин Новоселов, во 2010 година, за ова откритие тие добија Нобелова награда – вели професор Димитров.
Тој работи на проект, чија цел е дизајн и развој на полуиндустриско производство на графен и повеќе ѕидни јаглеродни нанотуби по пат на електролиза во растопи и производство на нови композитни материјали зајакнати со графен и со јаглеродни нанотуби.

– Електролизата е едноставна, еколошка, економична и флексибилна. За време на процесот доаѓа до интеркалација на алкални јони во меѓуатомските рамнини на катодата при што доаѓа до ексфолијација на катодата и формирање графен или јаглеродни нанотуби во елементарна состојба. Како резултат, во зависност од поставеноста на процесот, ќе се добива графен со дебелина од 0,1 до 2 нанометри и должина од 100 нанометри до 10 микрометри. Основните цели на овој проект се истражување и развој на полуиндустриски процес за добивање графен и јаглеродни наноструктури по пат на електролиза од растопи на алкални соли и развој на постапки за производство на композитни материјали зајакнати со графен и со јаглеродни наноструктури. Се очекува со реализацијата на овој проект да се добие висококвалитетен производ, во нанодимензии, со униформен облик и висок степен на чистота. Производот треба да се одликува со одлични електрични, механички и топлотни карактеристики, особено важни за нивна натамошна примена – пишува во проектот. Во последните години, професорот Димитров интензивно работи на истражувања во оваа област, односно добивањето јаглеродни наноструктури и графен по пат на електролиза од растопи.

Во досегашните истражувања вршено е испитување на повеќе параметри и услови: 1. електролитот што се користи во текот на електролизата 2. видот на графитот што се трансформира во форма на графен или јаглеродни нанотуби 3. температурата 4. напонот на ќелијата, 5. густината на струјата и др. За оваа цел испитувани се повеќе видови комерцијален графит.
– Наместо константна струја и константен напон помеѓу електродите, некои од истражувањата се изведени потентисостатски, со константен пренапон на катодата и на крајот еден дел истражувања се изведени со реверсен потенцијал. Резултатите што се постигнати досега се повеќе од задоволителни. Технолошкиот процес за производството на јаглеродни наноструктури и на графен во лабораториски услови е заокружен и сега претстои негово подигање на повисоко полуиндустриско ниво. Многу од постигнатите резултати се веќе објавени во врвни светски списанија – појаснува Димитров.


Што се наноматеријали?

– Нано = 10-9 или милијардити дел од метарот
– Материјали со димензии во опсег од 0,1 нм до 100 нм
– 1 нанометар е приближно 100.000 пати помал од дијаметарот на влакното на човечката коса
– Наноматеријалите се интересни бидејќи поседуваат уникатни оптички, магнетни, електрични и други својства
– Овие својства имаат потенцијал за огромно влијание во електрониката, медицината, во индустријата на нови материјали, соларната енергија, во индустрија на производство на композитни материјали, и во многу други области