raphene là vật liệu cấu thành từ carbon nguyên chất với đặc tính siêu mỏng, mềm dẻo, dẫn điện-dẫn nhiệt tốt và bền chắc gấp 200 lần so với thép. Đến nay, graphene được xem là “vật liệu thần kỳ” với hàng nghìn ứng dụng tiềm năng. Tuy quá trình thương mại hóa graphene vẫn còn xa, nhưng loại “siêu vật liệu” này đang trở thành lĩnh vực nghiên cứu hấp dẫn của các nhà khoa học, đặc biệt là một số ứng dụng tiêu biểu dưới đây:

Cấu trúc phân tử dạng tổ ong của graphene (trái) và một mẩu vật liệu mỏng, nhẹ và siêu bền làm từ “siêu vật liệu” này. Ảnh: azonano/NBC News

Đây là mối quan tâm hàng đầu của các hãng sản xuất thiết bị di động. Kể từ năm 2011, khi các kỹ sư tại Đại học Northwestern (Mỹ) phát hiện cực dương graphene giữ năng lượng tốt hơn và sạc nhanh gấp 10 lần cực dương làm bằng than chì, các nhà nghiên cứu đã tìm tòi thử nghiệm với các hợp chất graphene nhằm tiết kiệm chi phí sản xuất, kéo dài tuổi thọ pin, rút ngắn thời gian sạc và hơn hết là nâng cao hiệu suất của pin.

Tháng 5 vừa qua, nhóm chuyên gia Trường Đại học Rice (Mỹ) phát hiện nếu kết hợp graphene với vanadi oxit (V2O5) – một giải pháp tương đối rẻ tiền – có thể tạo ra cực âm của pin giúp sạc nhanh trong 20 giây và công suất của nó vẫn đạt 90% sau hơn 1.000 lần sạc.

2. Mạch máy tính

Năm ngoái, các kỹ sư Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Đại học Harvard của Mỹ đã vận dụng thành công kỹ thuật dùng cấu trúc của ADN làm khuôn để tạo ta cấu trúc graphene với kích thước nano (siêu nhỏ). Dù vật liệu mới khá đắt đỏ và đang trong quá trình thử nghiệm, nhưng tiềm năng về thiết bị điện tử sử dụng graphene thật khó mà bỏ qua.

3. Điện thoại thông minh

Ngoài pin hay mạch máy tính, graphene còn được kỳ vọng sẽ là nguyên liệu chính chế tạo điện thoại thông minh trong tương lai. Theo đó, những chiếc điện thoại hoặc màn hình cảm ứng làm từ graphene sẽ có đặc tính siêu bền, có thể vặn xoắn, bẻ cong tùy thích.

4. Pin năng lượng Mặt trời

Hồi năm ngoái, Đại học Công nghệ Michigan (Mỹ) phát hiện có thể sử dụng graphene thay thế bạch kim - thành phần quan trọng trong pin năng lượng Mặt trời nhưng rất đắt tiền. Graphene, với cấu trúc phân tử đặc trưng, có độ dẫn điện và hoạt tính xúc tác cần thiết để trưng thu và biến đổi năng lượng từ ánh nắng thành điện năng, mà không làm giảm hiệu suất của pin.

5. Ứng dụng trên mô sống

Ngoài lĩnh vực kỹ thuật, graphene còn có thể ứng dụng trong ngành công nghệ sinh học. Tạp chí Nature số tháng 3-2012 dự đoán graphene có thể được dùng để tạo ra mô ghép sinh học. Gần đây, Tiến sĩ Aravind Vijaraghavan thuộc Đại học Manchester (Anh) cho biết graphene thậm chí có thể tương tác với hệ thống sinh học của con người, qua đó đưa Internet of Things (IOT) – thuật ngữ mô tả sự kết nối của các vật thể xung quanh chúng ta trong một lưới như Internet – lên tầm cao mới.

Có thể nói, phạm vi ứng dụng thực tiễn của graphene là vô tận. Do các đặc tính của graphene chỉ được khai thác khi kết hợp với các yếu tố khác như chất khí, kim loại và các nguồn khác của carbon, nên trước mắt các nhà nghiên cứu đang thử dùng graphene để chế tạo ăng-ten, thiết bị lọc nước mặn, cánh máy bay, vợt tennis, lốp xe, mực in, nước sơn...

ĐƯỜNG THẤT (Theo Business Insider)