Shutterstock
Enne kui artiklit lugema asuda, on teemasse süvenemiseks hea idee võtta ühte kätte tükike paberit, teise esimene ettejuhtuv harilik pliiats ning joonistada sellega paberitükikesele vabalt valitud kujund. Kas usuksite, et see, mida te äsja tegite, jättis tõenäoliselt paberile tükikese materjali, mis on niivõrd õhuke, et seda üksteise peale ladudes peaksite kokku kuhjama ligikaudu miljon kihti enne, kui saaksite juuksekarva paksuse hunniku, ent samal ajal on vaid üksainus paberile jäänud kiht tugevam kui ükski teine materjal, mida inimkond näinud on? Kas usuksite, et lisaks sellele on teil paberitükikesele jäädvustunud kujundis peidusolev materjal seni tuntutest parim soojusjuht, üks paremaid elektrijuhte ning kokkuvõttes on sellel nii palju ületamatuid omadusi, et selle kirjeldamiseks on lihtsuse mõttes kõige otstarbekam kasutada ühtainsat sõna: ülivõrdeline?
Materjal, millest jutt, kannab nime grafeen. Tegemist on ühe süsiniku aatomi paksuse planaarse lehega, mille suurepärased omadused tulenevad asjaolust, et kõik selles sisalduvad süsiniku aatomid paiknevad ühel tasandil, moodustades imepisikestest kuusnurkadest koosneva võrgukese. Ehkki te ei näe seda enda ees seisval paberilehel – tume joon, mis pliiatsisüsist tekkis, on tavaline grafiit, milles peitub küll elemente grafeeni struktuurist, ent millel olenemata lähisugulusest niivõrd maagilisi omadusi ei esine – on ka grafeen suure tõenäosusega samal paberilehel esindatud, kuigi läbipaistev ning mõõdetav parimal juhul nanomeetrites.
Tänu kõikidele grafeeni superomadustele on sellest ühestainsast materjalist võimalik valmistada uskumatult palju tulevikutehnoloogiaid. Näiteks loodetakse grafeenist asuda tootma painduvaid puutetundlikke ekraane, kuivõrd grafeen on üheaegselt nii läbipaistev kui suurepärane elektrijuht, aga ka painduv ja vastupidav põrutustele. Samuti on lootused suured tootmaks uudseid komposiitmaterjale, mis jätaks möödunud aasta oktoobrikuu artiklis „Süsinikplast – keredetail kosmosest“ tutvustatud süsinikkiu häbisse, olles sellest imematerjalist veel astronoomilisel määral kergem ja tugevam. Grafeenist loodetakse muuhulgas toota veel näiteks superakusid, ultrafiltreid ning lõpuks ka esemeid, mida inimkond ei suuda täna veel isegi ette kujutada.
Nagu iga uue tehnoloogia puhul, on selle kõige juures ka üks suur aga – õigemini terve rida agasid. Neist peamine on asjaolu, et kõige puhtamat grafeeni suudetakse tänase päevani toota nii, nagu teadlased Andre Geim ja Konstantin Novosjolov seda 2004. aastal esmakordselt grafeeni isoleerides tegid. Nimelt tuleb selleks võtta tükk grafiiti ning sellest kleeplindiga üle tõmmata. Seejärel tuleb kleeplindile jäänud grafiidiosakesi sama kleeplindiga veel mõned korrad poolitada, kuni lõpuks jääb alles vaid üksainus kiht süsinikuaatomeid ehk puhas grafeen. Mõistagi ei ole selline lahendus sobilik suurtes kogustes grafeeni tootmiseks, mistõttu on suur osa tänasest uurimustööst keskendunud just uute grafeeni eraldamise meetodite väljatöötamiseks, ent senini on need jäänud masstoodangust kaugele.
Lugematu arv väidetavalt masstootmise veerel olevaid läbimurdeid ning katsetusi erineva tehnoloogiaga muudab ka grafeeni eduloosse investeerimise tõeliseks mõistatuste mänguks. Selge on see, et ükski grafeenist valmistatud tulevikuese ei jõua veel nii pea laiale turule, kuna see eeldab masstoodetud puhtakujulise grafeeni olemasolu ning tööstuslikule tootmisele vastuvõetavat materjali hinda, mistõttu on esialgu huvitavam pöörata pilgud hoopiski tooraine poole. Nii nagu Geim ja Novosjolov 2004. aastal, on ka täna üritatud mitmel juhul masstoodangut alustada grafiidi põhjal ning tekkinud on arvestatav hulk grafiidi kaevandamisele spetsialiseerunud ettevõtteid, mida võib tehnoloogia õnnestumise korral oodata helge tulevik. Samal ajal ei ole tänase päevani keegi suutnud leida ühtset lahendust grafeeni massiliseks tootmiseks ning muuhulgas on seda edukalt sünteesitud ka ränikarbiidi pinnal või loodud isegi elektroonikatööstusest tuntud rullilt-rullile „trükkimise“ meetodi abil. Seega eksisteerib täna ühele kindlale grafeeni tootmisviisile panustades suur risk, et peagi asub võidujooksu selle imematerjali massidesse viimiseks juhtima juba mõni järgmine revolutsiooniline leid.
Huvitaval kombel on grafeeni võimalikust eduloost saadav kasu toodud kaudselt kõikidele eestlastele päris kodulähedale kätte. Eestist alguse saanud superkondensaatorite tootja Skeleton Technologies kasutab enda kondensaatorite valmistamiseks justnimelt grafeeni ning lootused nende toodangu suureks maailmavallutuseks on kruvitud üsna kõrgele. Muuhulgas arvatakse, et seda tüüpi superkondensaatorid võiksid tuua tõelise revolutsiooni autotööstuses, võimaldades lühendada elektriautode laadimisaegasid, ammutada akudest rohkem võimsust ning suurendada läbitavaid vahemaid, mille kõige tulemusel näitaksid uue generatsiooni elektriautod sisepõlemismootoritel toimivatele sõsaratele peagi tagatulesid.
Augusti alguses jõudis avalikkuse ette ka värske uudis, et Skeleton Technologies suutis kaasata investoritelt täiendavad 13 miljonit eurot, sisenemaks lisaks kodusele Euroopale ka suure potentsiaaliga Aasia turule. Skeleton Technologies’i ajalugu ulatub juba 2009. aastasse, mil grafeenibuum oli maailma teadusringkondades alles suuremat hoogu saamas, ning esimene prototüüp valmis juba järgneva aastanumbri sees. Seetõttu on Eesti oma superkondensaatorite tootja end selles kiiresti arenevas valdkonnas üsna hästi positsioneerinud, jättes lootuse, et grafeeni võidukäigust osa saamiseks paikneb üks paremaid võimalusi meie endi koduhoovis.
Tweet
