Grafen je často nabízen jako zázračný materiál – snadno vede elektřinu a je stokrát silnější než ocel. Ale nyní testy skutečných vzorků grafenu ukazují, že zatímco uhlíkatý materiál je možná nejsilnějším materiálem vyráběným dnes, je také křehký jako běžná keramika.
· Výsledek? Je náchylný k prasknutí.
Struktura grafenu je velmi citlivá na přítomnost prasklin. V oceli, pokud máte prasklinu, není to tak nebezpečné. Ocel má obrovskou odolnost vůči prodlužování trhlin. Grafen je spíše jako okenní sklo.
Míra odolnosti materiálu vůči trhlinám, nazývaná lomová houževnatost, tedy pravděpodobnost, že se zlomí, když se roztrhne. Také měří, kolik lomů může daná látka vydržet před prasknutím při překroucení. Kovy jsou například tvárné. Trvá poměrně dlouho, než se lžíce po častém ohýbání a kroucení zlomí. Skleněný kus odolává zkroucení, ale snadno se rozbije.
Grafen s trhlinami je 10krát náchylnější k rozbití než ocel a blíží se svou lámavou houževnatostí ke keramice na bázi oxidu hlinitého nebo karbidu křemíku.
Poměrně nízká lomová houževnatost znamená, že pokud se v grafenu objeví malá trhlina, specifické vlastnosti grafenu se oslabí. Jenže malé trhliny ve struktuře grafenu jsou přirozeným důsledkem jeho výroby.
Grafen je vyráběn několika způsoby, mezi něž patří chemické vylučování z plynné fáze, při níž se uhlíková pára nechá vychladnout a usadí se na povrchu, a exfoliace, v níž se grafit (z něhož pochází grafen) vloží do rozpouštědla. Listy grafenu mohou být velké při výrobě exfoliací, ale nejsou dokonalé. Výsledná mřížka atomů uhlíku, která tvoří grafen, má malé vady – chybějící atomy nebo nesprávně uspořádaná struktura. Chyby nebudou mít velký vliv na použití grafenu jako vodiče nebo polovodiče, ale pro mechanické aplikace, jako je například flexibilní zobrazení nebo zvýšení strukturní síly jiných materiálů, jsou tyto závady zásadní.
Perfektní grafen může odolat tlaku asi 100 GPa, než se zlomí. Ale nedokonalý grafen, vydrží jen malý zlomek této hodnoty, asi 4 MPa.
