O grafeeni on kaksiulotteinen kide, joka muodostuu hiiliatomien välisistä sidoksista kuusikulmioiden kanssa, jotka muodostavat jotain metalliverkkoa tai maaliverkkoa. Siksi se on toinen synteettinen hiilen allotrooppi, joka tulee yhdestä sen luonnollisista allotroobeista, grafiitista, samaa käytetään lyijykynissä kirjoittamiseen. Tällä materiaalilla on poikkeukselliset ominaisuudet, kuten alla esitetyt:
é erittäin hieno - se on atomin paksu;
é erittäin kestävä - se on noin 200 kertaa vahvempi kuin teräs ja vahvempi kuin timantti, suhteissaan;
é joustava;
Grafeeni on kevyt, joustava, erittäin kestävä ja läpinäkyvä materiaali
on korkea lämmön- ja sähkönjohtavuus - sen sähkönjohtavuus on 100 kertaa nopeammin kuin kupari, joka on käytetyin kapellimestari maailmassa. Alustavat tutkimukset osoittivat, että elektronien nopeus grafeenissa on 1000 km / s (60 kertaa nopeammin kuin pii, joka on elementti, jota käytetään tällä hetkellä puolijohteissa, transistoreissa pelimerkit, aurinkokennot ja suuri määrä elektronisia piirejä) ja voi saavuttaa 3000 km / s nopeuden tämän kristallin erittäin hyvällä laadulla;
é vedenkestävä - pystyä estämään jopa helium, erittäin kevyt kaasu;
on erittäin kovaa;
é erittäin kevyt ja ohut, kuten hiilikuitu, mutta joustavampi. Kanssa 1,0 grammaa grafeenia, on mahdollista peittää 2700 m pinta2;
on vähemmän Joule-vaikutusta - menettää vähemmän energiaa lämmön muodossa johtamalla elektroneja;
é läpinäkyvä - läpäisee 97,5% valosta;
é halpa - sen raaka-aine on runsaasti (grafeeni voi tulla mistä tahansa hiilimateriaalista);
voi itse korjata-jos.
Tämän materiaalin ominaisuuksia alkoivat tutkia ja paljastaa vuonna 2004 tutkijat Andre Geim ja Konstantin Novoselov, Manchesterin yliopisto, joka siis sai vuoden 2010 fysiikan Nobel-palkinnon. Ne saatu grafeeni puhdistettaessa grafiittilevyn pintaa, kuluttamalla sitä vähitellen teipillä.. Kun ne analysoivat nauhalle jääneitä grafiittitähteitä atomimikroskoopilla, he näkivät, että nämä grafiitin kuusikulmainen kristallirakenne ja jolla oli myös erikoinen symmetrinen elektronien järjestely, joka lisäsi niiden määrää johtavuus. Grafeenissa elektronit käyttäytyvät ikään kuin niillä ei olisi massaa. Testit osoittivat, että se toimi hyvin transistorina.
Andre Geim ja Konstantin Novoselov voittivat vuoden 2010 fysiikan Nobel-palkinnon grafeeniin liittyvistä löytöistä *
Kuten tekstissä näkyy hiilen allotropia, grafiitti muodostuu levyistä tai kuusikulmakerroksista, jotka ovat vetäneet puoleensa toisiaan avaruudessa. Grafeeni muodostuu vain yhdestä näistä levyistä, joiden osuudet ovat nanometrisiä (1 nanometri on yhtä suuri kuin miljardin osa-9 m)). Sinä hiilinanoputket ne ovat käärittyjä grafeeneja. Hiilen toinen synteettinen allotrooppinen muoto, C60 (buckminterfullerene), on kuin grafeeni taitettuna jalkapallon muotoon.
Hiilialotrooppirakenteet - grafeeni, grafiitti, C-60 ja hiilinanoputki
Siksi, koska kaikki mainitut ominaisuudet löytyivät yhdestä materiaalista, tutkimuksesta grafeenin käyttömahdollisuudet ovat hyödyntäneet lupauksia vallankumoukseksi teknologinen.
Mahdollisten joukossa sovellukset grafeenia, joka voi muuttaa tuntemaamme maailmaa, ovat:
Sillä onnäytöt joustava joka voidaan taittaa. Esimerkkejä ovat tablettis ja älypuhelimet jotka putoamisen yhteydessä rikkoutuvat. Grafeenia käytettäisiin a kosketusnäyttö (kosketusnäyttö), joustava, läpinäkyvä ja rikkoutumaton. Se korvaisi ITO: n (indiumia seostettu tinaoksidi), jota tällä hetkellä käytetään herkissä näytöissä;
nopeuttaa Internetiä. Grafeenin on osoitettu pystyvän muuntamaan optisen sähköiseksi informaatioksi noin 100 kertaa nopeammin kuin sähkömuuntimet;
voidaan käyttää elektroniikassa lämmön johtamiseksi;
Anturien tuotannossa, koska grafeenin muodostaa kokonaan pinta-ala;
Fotonilaitteissa;
Kloala ilmailu, laivasto, autoteollisuus ja siviili;
Tuotannossa komposiitit;
Klobiolääketieteellinen alueesimerkiksi joustavien ja kevyiden proteesien sekä implanttien valmistamiseksi;
televiestinnässä;
Sähköntuotannossa, kuten aurinkopaneeleissa, vetykennoissa ja pitkäikäisissä paristoissa;
Herkemmillä still-kameroilla;
Suurten nopeuksien kaapeleissa;
Energiaa imevissä maalauksissa.
Euroopan yhteisö on käynnistänyt ohjelman, jolla osoitetaan miljardi dollaria grafeenitutkimukseen useissa maissa. Tätä materiaalia tutkitaan Brasiliassa pääasiassa Universidade Presbiteriana Mackenzie -yhtiössä, joka investoi 30 miljoonaa realia MackGrafe, grafeenin tutkimuskeskus.
Vielä on nähtävissä, mistä grafeenisovelluksista tulee todellisuutta yhteiskunnassamme.
* Kuva on suojattu tekijänoikeuksilla: rook76/Shutterstock.com
Kirjailija: Jennifer Fogaça
Valmistunut kemian alalta
Lähde: Brasilian koulu - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm
