グラフェン–技術革命。 グラフェン組成

O グラフェン は、炭素原子間の結合によって形成された2次元の結晶であり、六角形がワイヤーメッシュやゴールメッシュのようなものを形成します。 したがって、それは炭素の別の合成同素体であり、その天然の同素体の1つであるグラファイトに由来します。これは鉛筆で書くために使用されるものと同じです。 この材料は持っています 並外れた特性、以下に示すようなもの：

• é 非常に細かい - それは原子の厚さです。

• é 非常に耐性があります- その比率の範囲内で、鋼の約200倍、ダイヤモンドの約200倍の強度があります。

• é フレキシブル;

グラフェンは、軽く、柔軟性があり、非常に耐性があり、透明な素材です。

• 熱伝導率と電気伝導率が高い- その電気伝導率は 銅の100倍高速、世界で最も使用されている導体です。 初期の研究では、グラフェン内の電子の速度は1000 km / s（シリコンより60倍速い, これは現在半導体、トランジスタで使用されている要素です チップ、 太陽電池と多数の電子回路）、この結晶の非常に高品質で3000 km / sの速度に達することができます。

• é 防水 - 非常に軽いガスであるヘリウムさえも遮断することができます。

• 硬度が高い;

• é 非常に軽くて薄い、炭素繊維のようですが、より柔軟性があります。 と 1.0グラムのグラフェン、2700メートルの表面をカバーすることが可能です²;

• ジュール効果が少ない– 電子を伝導することにより、熱の形で失われるエネルギーが少なくなります。

• é トランスペアレント - 光の97.5％を透過します。

• é 安いです - その原材料は豊富です（グラフェンはあらゆる炭素材料から得られます）。

• 自己修復できます-もしそうなら。

この材料の特性は、2004年に科学者のアンドレ・ガイムとコンスタンチン・ノボセロフによってさらに研究され、開示され始めました。 マンチェスター大学、 そのため、2010年のノーベル物理学賞を受賞しました。 彼ら グラファイトボードの表面を粘着テープで徐々に磨耗させて洗浄すると、グラフェンが得られました。. 原子間力顕微鏡でテープに残ったグラファイト残留物を分析したところ、これらの残留物が グラファイトの六角形の結晶構造であり、電子の特異な対称配列もあり、電子の配列が増加しました。 導電率。 グラフェンでは、電子は質量がないかのように動作します。 テストはそれがトランジスタとして非常にうまく機能することを示しました。

アンドレ・ガイムとコンスタンチン・ノボセロフは、グラフェン関連の発見で2010年のノーベル物理学賞を受賞しました*

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本文に示されているように 炭素同素体、グラファイトは、空間内で互いに引き付けられる六角形のプレートまたは層によって形成されます。 グラフェンは、これらのプレートの1つだけで形成され、ナノメートルの比率を持っています（1ナノメートルはメートルの10億分の1に相当します（10^-9 m））。 君は カーボンナノチューブ それらは包まれたグラフェンです。 炭素の他の合成同素体、C₆₀ (buckminterfullerene）、サッカーボールの形に折りたたまれたグラフェンのようなものです。

炭素同素体構造-グラフェン、グラファイト、C-60およびカーボンナノチューブ

したがって、言及されたすべての品質が単一の材料で見つかったので、研究 グラフェンを使用する可能性については、革命になることを約束して活用しています 技術的。

可能な中で アプリケーション 私たちが知っている世界を変える可能性のあるグラフェンの例は次のとおりです。

• それは持っていますディスプレイ フレキシブル 折りたたむことができます。 例はの画面です タブレット砂 スマートフォン それらが落ちるとき、それらは壊れます。 グラフェンは、 タッチスクリーン （タッチスクリーン）、柔軟、透明で壊れにくい。 これは、高感度スクリーンで現在使用されているITO（インジウムドープ酸化スズ）に代わるものです。

• インターネットをスピードアップ. グラフェンは、電気変換器の約100倍の速度で光学情報を電気情報に変換できることが示されています。

• に使える 熱を放散するための電子機器;

• センサーの製造において、グラフェンは完全に表面積によって形成されるため、

• フォトニックデバイス;

• で業界 航空宇宙、海軍、自動車、民間;

• の生産で コンポジット;

• で生物医学分野、例えば、インプラントだけでなく柔軟で軽量なプロテーゼを作るため。

• 電気通信で;

• 発電中、ソーラーパネル、水素セル、長持ちするバッテリーなど。

• より感度の高いスチルカメラ;

• 高速ケーブルの場合;

• エネルギーを吸収する絵画で.

欧州共同体は、いくつかの国でグラフェンの研究に10億ドルを割り当てるプログラムを開始しました。 ブラジルでのこの資料の研究は、主にUniversidade Presbiteriana Mackenzieで行われ、3000万レアルを投資して MackGrafe、グラフェンの研究センター。

グラフェンのどの用途が実際に私たちの社会で現実になるかはまだ分からない。

*著作権で保護された画像： rook76/Shutterstock.com

ジェニファー・フォガサ
化学を卒業

学校や学業でこのテキストを参照しますか？ 見てください：

FOGAÇA、ジェニファー・ロシャ・バルガス。 "グラフェン–技術革命"; ブラジルの学校. で利用可能： https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm. 2021年6月28日にアクセス。