Ö Graphen ist ein zweidimensionaler Kristall, der durch Bindungen zwischen Kohlenstoffatomen gebildet wird, mit Sechsecken, die so etwas wie ein Drahtgitter oder ein Torgitter bilden. Es ist daher ein weiteres synthetisches Allotrop von Kohlenstoff, das aus einem seiner natürlichen Allotrope, dem Graphit, stammt, der auch in Bleistiften zum Schreiben verwendet wird. Dieses Material hat außergewöhnliche Eigenschaften, wie die unten gezeigten:
é sehr gut - es ist ein Atom dick;
é sehr widerstandsfähig - es ist innerhalb seiner Proportionen etwa 200-mal stärker als Stahl und stärker als Diamant;
é flexibel;
Graphen ist ein leichtes, flexibles, sehr widerstandsfähiges und transparentes Material
hat eine hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit - seine elektrische Leitfähigkeit ist 100 mal schneller als Kupfer, der meistgenutzte Dirigent der Welt. Erste Studien zeigten, dass die Geschwindigkeit der Elektronen in Graphen 1000 km/s beträgt (60 mal schneller als Silizium, das ist das Element, das derzeit in Halbleitern verwendet wird, Transistoren für
Chips, Solarzellen und eine Vielzahl elektronischer Schaltungen) und kann mit einer sehr guten Qualität dieses Kristalls eine Geschwindigkeit von 3000 km/s erreichen;é wasserdicht - in der Lage zu sein, sogar Helium, ein extrem leichtes Gas, zu blockieren;
hat eine hohe Härte;
é sehr leicht und dünn, wie Kohlefaser, aber flexibler. Mit 1,0 Gramm Graphen, es ist möglich, eine Oberfläche von 2700 m² zu bedecken2;
hat weniger Joule-Effekt – verliert durch das Leiten von Elektronen weniger Energie in Form von Wärme;
é transparent - lässt 97,5% des Lichts durch;
é billig - sein Rohstoff ist reichlich vorhanden (Graphen kann aus jedem Kohlenstoffmaterial stammen);
kann sich selbst reparieren-wenn.
Die Eigenschaften dieses Materials wurden 2004 von den Wissenschaftlern Andre Geim und Konstantin Novoselov von Universität Manchester, der dafür 2010 den Nobelpreis für Physik erhielt. Sie erhaltenes Graphen beim Reinigen der Oberfläche einer Graphitplatte, die nach und nach mit Klebeband abgerieben wird.. Als sie die auf dem Band verbliebenen Graphitrückstände unter einem Atommikroskop analysierten, stellten sie fest, dass diese Rückstände die hexagonale Kristallstruktur von Graphit und die auch eine eigentümliche symmetrische Anordnung der Elektronen aufwies, die ihre Leitfähigkeit. In Graphen verhalten sich Elektronen so, als ob sie keine Masse hätten. Tests haben gezeigt, dass es sehr gut als Transistor funktioniert.
Andre Geim und Konstantin Novoselov erhielten 2010 den Nobelpreis für Physik für Graphen-bezogene Entdeckungen *
Wie im Text gezeigt Kohlenstoffallotropie, Graphit wird durch Platten oder Schichten von Sechsecken gebildet, die sich im Raum anziehen. Graphen wird von nur einer dieser Platten mit nanometrischen Proportionen gebildet (1 Nanometer entspricht einem milliardstel Teil eines Meters (10-9 m)). Sie Kohlenstoff-Nanoröhren sie sind umhüllte Graphene. Die andere synthetische allotrope Form von Kohlenstoff, das C60 (Buckmininterfulleren) ist wie Graphen, das in die Form eines Fußballs gefaltet ist.
Allotrope Kohlenstoffstrukturen - Graphen, Graphit, C-60 und Kohlenstoffnanoröhren
Da alle genannten Qualitäten in einem einzigen Material gefunden wurden, ist die Forschung über die Möglichkeiten der Verwendung von Graphen genutzt haben und versprechen, eine Revolution zu sein technologisch.
Unter den möglichen Anwendungen von Graphen, das die uns bekannte Welt verändern könnte, sind:
Es hatzeigt flexibel das lässt sich falten. Ein Beispiel sind die Bildschirme von Tablettes und Smartphones die, wenn sie fallen, zerbrechen. Graphen würde verwendet werden, um a. herzustellen Berührungsempfindlicher Bildschirm (Berührungsempfindlicher Bildschirm), flexibel, transparent und unzerbrechlich. Es würde das derzeit in empfindlichen Bildschirmen verwendete ITO (Indium-dotiertes Zinnoxid) ersetzen;
das Internet beschleunigen. Es wurde gezeigt, dass Graphen in der Lage ist, optische in elektrische Informationen mit einer Geschwindigkeit umzuwandeln, die etwa 100-mal höher ist als die von elektrischen Wandlern;
kann verwendet werden in der Elektronik zur Wärmeableitung;
Bei der Herstellung von Sensoren, da Graphen vollständig von der Oberfläche gebildet wird;
In photonischen Geräten;
BeimIndustrie Luft- und Raumfahrt, Marine, Automobil und Zivil;
In der Produktion von Verbundwerkstoffe;
Beimbiomedizinischer Bereich, um beispielsweise flexible und leichte Prothesen sowie Implantate herzustellen;
in der Telekommunikation;
In der Stromerzeugung, wie beispielsweise in Sonnenkollektoren, Wasserstoffzellen und langlebigen Batterien;
Bei empfindlicheren Fotokameras;
Auf Hochgeschwindigkeitskabeln;
In Gemälden, die Energie absorbieren.
Die Europäische Gemeinschaft hat ein Programm ins Leben gerufen, das eine Milliarde Dollar für die Forschung zu Graphen in mehreren Ländern bereitstellt. Die Forschung zu diesem Material in Brasilien wird hauptsächlich an der Universidade Presbiteriana Mackenzie durchgeführt, die 30 Millionen Reais investiert hat, um die MackGrafe, einem Forschungszentrum für Graphen.
Es bleibt abzuwarten, welche Anwendungen von Graphen in unserer Gesellschaft tatsächlich Realität werden.
* Bild urheberrechtlich geschützt: Turm76/Shutterstock.com
Von Jennifer Fogaça
Abschluss in Chemie
Quelle: Brasilien Schule - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm
