Графіт дозволив винахід олівця, історія з другою частиною завдяки можливостям нового матеріалу, отриманого з нього

графен

Одного прекрасного дня первісні люди виявили бронзу з міді та олова. Життя хімічне, що (майже) все пояснює. Змішуючи хімічні речовини, людина просувається вперед. Графен походить від руки графіту і вказує на майбутнє, хоча воно вже є. Графіт був виявлений випадково. Ми пишемо графітом вже п’ять століть, але всі переваги графену ще не відкриті

Шукаючи інформацію, яка полегшує ближчий підхід до світу графену через одного з його родоначальників, графіту, я натрапив на чудову історію про олівець, що запрошує на роздуми. У 1564 році сильний шторм повалив дерева поблизу міста Борровдейл в Англії, виявивши чорну речовину, схожу на мінерал, раніше невідому. Це була жила природного графіту або сантехнічного «чорного свинцю», як її тоді називали за той самий темно-сірий колір, що і свинець. Навколишні пастухи почали використовувати шматки цього матеріалу для позначення своїх овець, тоді як інші комерційно налаштовані місцеві жителі почали розбивати їх на палички, які згодом продавали в Лондоні під назвою "маркувальні камені".

У цих мазків були два основні недоліки, вони легко ламались і забруднювали руки та все, до чого вони торкалися. Спочатку проблему бруду вирішували намотуванням шнура уздовж графітової палички, щоб її видаляли по мірі зносу, пізніше деякі механічні олівці із шматочків дерева з отвором, у який вона була вставлена, почали використовувати графітову планку.

У середині 18 століття графіт також використовувався для виплавки гармат, тому він став стратегічним мінералом, так що крадіжка шматка цього мінералу навіть могла бути покарана смертною карою.

Дефіцит графіту в Європі змусив шукати альтернативні варіанти виробництва олівців. У 1760 році Каспар Фабер, баварський майстер, змішував графіт із сірчаним порошком, сурмою та смолами, поки не отримав масу, яка, відлита в тонку паличку і після випікання, залишалася твердішою за чистий графіт. Пізніше якість цих графітових батончиків покращилася за рахунок додавання глини. Вперше його додав у 1795 році Ніколас Жак Конте, французький хімік, інженер, військовий і художник на замовлення Наполеона Бонапарта. Додавши достатню кількість глини, він зміг змінити ступінь твердості шахт. Таким чином, чим більше використовуваного графіту, тим м’якшим і темнішим був хід олівця.

Винахід олівця також приписують Йозефу Хардтмуту, австрійцю, який занурив суміш глини та графітового порошку, коли його випікали у восковій ванні. У 1792 році Хардтмут заснував у Відні власну компанію. У 1812 р. Вільям Монро, майстер шафи з Конкорду (штат Массачусетс, США), виготовив машину для виготовлення напівциліндричних кедрових планок з кедрового дерева довжиною 16-18 см з центральною канавкою, склеюючи дві частини навколо свинцю, виготовленого із суміші графіту і глина. Так народився олівець таким, яким ми його знаємо сьогодні.

Ця історія не лише включає відкриття природного графіту в сімнадцятому столітті, що вже є важливим саме по собі, але також показує нам безперервну дослідницьку діяльність зі значним ступенем творчості та передачі технологій протягом усього вісімнадцятого приблизно на олівець. І як природний графіт став стратегічним матеріалом в епоху Наполеона. І як проблема постачання сировини виникає через дефіцит графіту в Європі?.

Через три століття ми знаходимо певну паралель. Графіт набуває популярності завдяки графену, стаючи головною дійовою особою в гарячковій битві за досягнення найкращого продукту за найкращою ціною. Компанії досліджуються та створюються.

Графен народжується дещо скромно, як олівець, у першому наближенні нобелівські лауреати (Гейм і Новоселов) використовують елементарну процедуру ізоляції листа графена, просту, як рулон стрічки, і щось таке просте, відбулася справжня науково-технічна революція.

Як сталося з графітом з олівцем, який змішували з іншими компонентами для поліпшення своїх властивостей, графен поєднують з усіма видами матеріалів, оскільки він чудово поєднується з усіма ними: з металами, керамікою, полімерами. І, звичайно, з найближчими родичами інші вуглецеві матеріали (піни, тканини, волокна, нанотрубки).

Якщо графен буде консолідований в рамках створюваних очікувань, дуже виправданих у більшості випадків, і які включають програми, що охоплюють усі мислимі сфери діяльності (охорона здоров'я, медицина, енергетика, вода, електроніка, аеронавтика), графіт знову стане стати стратегічним продуктом.

Справа в тому, що за весь цей час в Європі не було виявлено нових родовищ природного графіту, і майбутня економіка графену сильно залежить від графіту, що може створити проблему доступності сировини. Однак ця проблема не є непереборною, оскільки графіт також може бути отриманий із вугільних і нафтових похідних, і насправді існують комерційні синтетичні графіти, які, якщо можливо, будуть необхідні, є переорієнтацією його виробництва залежно від потреб графенної промисловості.

Графен може бути отриманий і іншими способами, крім графіту, але графіт буде відігравати важливу роль, оскільки це альтернатива, яка створює більший обсяг продукту, за більш конкурентоспроможною ціною і з доданою вартістю більшої різноманітності. якості.

* Марія Хесус Перес Ортіс - професор-дослідник CSIC