Grafenas - technologinė revoliucija. Grafeno kompozicija

O grafenas yra dvimatis kristalas, suformuotas jungiantis tarp anglies atomų, su šešiakampiais, kurie suformuoja kažką panašaus į vielinį tinklą arba įvarčio tinklą. Todėl tai yra dar vienas sintetinis anglies alotropas, gaunamas iš vieno iš natūralių alotropų - grafito - tas pats, naudojamas rašyti pieštukams. Ši medžiaga turi nepaprastos savybės, tokių kaip parodyta žemiau:

• é labai gerai - tai yra atomo storis;

• é labai atsparus - pagal savo proporcijas jis yra maždaug 200 kartų stipresnis už plieną ir stipresnis už deimantą;

• é lankstus;

Grafenas yra lengva, lanksti, labai atspari ir skaidri medžiaga

• pasižymi dideliu šilumos ir elektros laidumu - jo elektrinis laidumas yra 100 kartų greičiau nei varis, kuris yra dažniausiai naudojamas dirigentas pasaulyje. Pradiniai tyrimai parodė, kad elektronų greitis grafene yra 1000 km / s (60 kartų greičiau nei silicis, kuris yra elementas, šiuo metu naudojamas puslaidininkiuose, tranzistoriuose traškučiai, saulės elementai ir daugybė elektroninių grandinių) ir gali pasiekti 3000 km / s greitį su labai gera šio kristalo kokybe;

• é neperšlampamas - sugebėjimas užblokuoti net helį, ypač lengvas dujas;

• turi didelį kietumą;

• é labai lengvas ir plonas, kaip anglies pluoštas, bet lankstesnis. Su 1,0 gramo grafeno, galima padengti 2700 m paviršių²;

• turi mažesnį Džaulio efektą - praleidžiant mažiau elektronų, šilumos pavidalu praranda mažiau energijos;

• é skaidrus - praleidžia 97,5% šviesos;

• é pigu - jo žaliavos yra daug (grafenas gali būti iš bet kurios anglies medžiagos);

• gali savarankiškai remontuoti-jei.

Šios medžiagos savybes mokslininkai Andre Geimas ir Konstantinas Novoselovas pradėjo toliau tirti ir atskleisti 2004 m. Mančesterio universitetas, kuri dėl šios priežasties gavo 2010 m. Nobelio fizikos premiją. Jie gautas grafenas valant grafito plokštės paviršių, palaipsniui jį dėvint lipnia juosta.. Išanalizavę grafito likučius, likusius ant juostos atominiame mikroskopu, jie pamatė, kad šios liekanos išlaikė šešiakampė grafito kristalinė grafito struktūra ir kuri taip pat turėjo savitą simetrišką elektronų išdėstymą, kuris juos padidino laidumas. Grafene elektronai elgiasi taip, tarsi neturėtų masės. Bandymai parodė, kad jis labai gerai veikė kaip tranzistorius.

Andre Geimas ir Konstantinas Novoselovas laimėjo 2010 m. Nobelio fizikos premiją už atradimus, susijusius su grafenu *

Nesustokite dabar... Po reklamos yra daugiau;)

Kaip parodyta tekste anglies alotropija, grafitas susidaro iš plokščių arba šešiakampių sluoksnių, kurie erdvėje traukiasi vienas prie kito. Grafeną sudaro tik viena iš šių plokščių, turinčių nanometrines proporcijas (1 nanometras yra lygus milijardinei metro daliai (10^-9 m)). Tu anglies nanovamzdeliai jie yra suvynioti grafenai. Kita sintetinė alotropinė anglies forma - C₆₀ (buckminterfullerene) yra tarsi grafenas, sulankstytas į futbolo kamuolio formą.

Anglies alotropo struktūros - grafenas, grafitas, C-60 ir anglies nanovamzdelis

Taigi, kadangi visos paminėtos savybės buvo rastos vienoje medžiagoje, tyrimas apie grafeno naudojimo galimybes išnaudojo, žadėdama būti revoliucija technologinis.

Tarp galimų programos grafeno, kuris galėtų pakeisti mums žinomą pasaulį:

• Tai turirodo lankstus kad galima sulankstyti. Pavyzdys yra tablėtėsmėlis išmanieji telefonai kuriuos krisdami jie sulaužo. Grafenas būtų naudojamas gaminant a liečiamas ekranas (liečiamas ekranas), lankstus, skaidrus ir nepalaužiamas. Jis pakeistų šiuo metu jautriuose ekranuose naudojamą ITO (indu legiruotą alavo oksidą);

• paspartinti internetą. Įrodyta, kad grafenas gali paversti optinę informaciją į elektrą maždaug 100 kartų didesniu greičiu nei elektriniai keitikliai;

• Gali būti naudojamas elektronikoje išsklaidyti šilumą;

• Jutiklių gamyboje, nes grafenas yra visiškai suformuotas pagal paviršiaus plotą;

• Fotoniniuose įtaisuose;

• Atindustrija aviacijos, jūrų, automobilių ir civilinės;

• Gaminant kompozitai;

• Atbiomedicinos sritis, pavyzdžiui, pagaminti lanksčius ir lengvus protezus, taip pat implantus;

• telekomunikacijų srityje;

• Elektros energijos gamyboje, pavyzdžiui, saulės kolektoriuose, vandenilio elementuose ir ilgai veikiančiose baterijose;

• Jautresnėse fotoaparatuose;

• Didelio greičio kabeliuose;

• Paveiksluose, kurie sugeria energiją.

Europos bendrija pradėjo programą, pagal kurią milijardas dolerių bus skirtas grafeno tyrimams keliose šalyse. Šios medžiagos tyrimai Brazilijoje daugiausia atliekami Presbiteriana Mackenzie universitete, kuris 30 mln. „MackGrafe“, grafeno tyrimų centras.

Belieka laukti, kurios grafeno programos iš tikrųjų taps mūsų visuomenės realybe.

* Vaizdas saugomas autorių teisių: rook76/Shutterstock.com

Jennifer Fogaça
Baigė chemiją

Ar norėtumėte paminėti šį tekstą mokykloje ar akademiniame darbe? Pažvelk:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Grafenas - technologinė revoliucija“; Brazilijos mokykla. Yra: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm. Žiūrėta 2021 m. Birželio 28 d.