Grafenul - o revoluție tehnologică. Compoziția grafenului

O grafen este un cristal bidimensional format din legături între atomii de carbon, cu hexagoane care formează ceva ca o plasă de sârmă sau o plasă de țintă. Este, prin urmare, un alt alotrop sintetic de carbon, care provine de la unul dintre alotropii săi naturali, grafit, același lucru folosit în creioane pentru scriere. Acest material are proprietăți extraordinare, precum cele prezentate mai jos:

• é foarte bine - este un atom gros;

• é foarte rezistent - este de aproximativ 200 de ori mai puternic decât oțelul și mai puternic decât diamantul, în proporțiile sale;

• é flexibil;

Grafenul este un material ușor, flexibil, foarte rezistent și transparent

• are o conductivitate termică și electrică ridicată - conductivitatea sa electrică este De 100 de ori mai rapid decât cuprul, care este cel mai folosit dirijor din lume. Studiile inițiale au arătat că viteza electronilor în grafen este de 1000 km / s (De 60 de ori mai rapid decât siliciu, care este elementul utilizat în prezent în semiconductori, tranzistoare pentru

  chipsuri, celule solare și o multitudine de circuite electronice) și pot atinge o viteză de 3000 km / s cu o calitate foarte bună a acestui cristal;

• é rezistent la apă - fiind capabil să blocheze chiar heliul, un gaz extrem de ușor;

• are o duritate mare;

• é foarte ușor și subțire, precum fibra de carbon, dar mai flexibil. Cu 1,0 gram de grafen, este posibil să se acopere o suprafață de 2700 m²;

• are mai puțin efect Joule - pierde mai puțină energie sub formă de căldură prin conducerea electronilor;

• é transparent - transmite 97,5% din lumină;

• é ieftin - materia sa este abundentă (grafenul poate proveni din orice material de carbon);

• poate auto-repara-dacă.

Proprietățile acestui material au început să fie studiate și dezvăluite în continuare de către oamenii de știință Andre Geim și Konstantin Novoselov, de la Universitatea din Manchester, care, prin urmare, a primit Premiul Nobel pentru fizică în 2010. ei a obținut grafen la curățarea suprafeței unei plăci de grafit, purtându-l treptat cu bandă adezivă.. Când au analizat reziduurile de grafit care au rămas pe bandă la microscop atomic, au văzut că aceste reziduuri mențin structură cristalină hexagonală a grafitului și care avea, de asemenea, un aranjament simetric particular al electronilor care le-a mărit conductivitate. În grafen, electronii se comportă ca și când nu ar avea masă. Testele au arătat că a funcționat foarte bine ca tranzistor.

Andre Geim și Konstantin Novoselov au câștigat Premiul Nobel pentru fizică din 2010 pentru descoperiri legate de grafen *

Nu te opri acum... Există mai multe după publicitate;)

Așa cum se arată în text alotropia carbonului, grafitul este format din plăci sau straturi de hexagoane care sunt atrase unul de celălalt în spațiu. Grafenul este format doar din una dintre aceste plăci, având proporții nanometrice (1 nanometru este egal cu o miliardime parte a unui metru (10^-9 m)). Tu nanotuburi de carbon sunt grafeni înfășurați. Cealaltă formă alotropică sintetică de carbon, C₆₀ (buckminterfullerene), este ca grafenul îndoit în forma unei mingi de fotbal.

Structuri alotrope de carbon - grafen, grafit, C-60 și nanotub de carbon

Astfel, întrucât toate calitățile menționate au fost găsite într-un singur material, cercetarea despre posibilitățile de utilizare a grafenului s-au folosit, promițând că va fi o revoluție tehnologic.

Printre posibili aplicații de grafen care ar putea schimba lumea pe care o cunoaștem sunt:

• Areafișează flexibil care poate fi pliat. Un exemplu sunt ecranele de comprimats și smartphone-uri pe care, când cad, le rup. Grafenul ar fi folosit pentru a produce un ecran tactil (ecran tactil), flexibil, transparent și incasabil. Ar înlocui ITO (oxid de staniu dopat cu indiu) utilizat în prezent în ecranele sensibile;

• accelerați internetul. S-a demonstrat că grafenul poate converti informațiile optice în electrice la o viteză de aproximativ 100 de ori mai rapidă decât convertoarele electrice;

• poate fi folosit în electronică pentru a disipa căldura;

• În producția de senzori, deoarece grafenul este format în întregime de suprafața;

• În dispozitivele fotonice;

• Laindustrie aerospațială, navală, auto și civilă;

• În producția de compozite;

• Lazona biomedicală, de exemplu, pentru a face proteze flexibile și ușoare, precum și implanturi;

• în telecomunicații;

• În generarea de energie, cum ar fi în panourile solare, celulele cu hidrogen și bateriile de lungă durată;

• Pe camerele statice mai sensibile;

• Pe cabluri de mare viteză;

• În tablourile care absorb energie.

Comunitatea Europeană a lansat un program care va aloca un miliard de dolari pentru cercetarea grafenului în mai multe țări. Cercetarea acestui material în Brazilia se desfășoară în principal la Universitatea Presbiteriană Mackenzie, care a investit 30 de milioane de reali pentru a crea MackGrafe, un centru de cercetare pe grafen.

Rămâne de văzut ce aplicații ale grafenului vor deveni de fapt o realitate în societatea noastră.

* Imagine protejată prin drepturi de autor: rook76/Shutterstock.com

De Jennifer Fogaça
Absolvent în chimie

Doriți să faceți referire la acest text într-o școală sau în o lucrare academică? Uite:

FOGAÇA, Jennifer Rocha Vargas. „Grafenul - o revoluție tehnologică”; Școala din Brazilia. Disponibil in: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm. Accesat la 28 iunie 2021.