Графен - технологическая революция. Состав графена

О графен представляет собой двумерный кристалл, образованный связями между атомами углерода, с шестиугольниками, которые образуют что-то вроде проволочной сетки или сетки ворот. Следовательно, это еще один синтетический аллотроп углерода, происходящий от одного из его природных аллотропов, графита, того же самого, что и карандаши для письма. В этом материале есть необычные свойства, например, показанные ниже:

• é очень хорошо - это атом толщиной;

• é высокая стойкость - в своих пропорциях он примерно в 200 раз прочнее стали и прочнее алмаза;

• é гибкий;

Графен - легкий, гибкий, очень прочный и прозрачный материал.

• обладает высокой теплопроводностью и электропроводностью - его электропроводность равна В 100 раз быстрее меди, который является самым распространенным дирижером в мире. Первоначальные исследования показали, что скорость электронов в графене составляет 1000 км / с (В 60 раз быстрее кремния, который в настоящее время используется в полупроводниках, транзисторах для чипсы солнечные элементы и множество электронных схем) и может достигать скорости 3000 км / с при очень хорошем качестве этого кристалла;

• é водонепроницаемый - способность блокировать даже гелий, очень легкий газ;

• имеет высокую твердость;

• é очень легкий и тонкий, как углепластик, но более гибкий. С участием 1,0 грамм графена, можно покрыть поверхность 2700 м²;

• имеет меньший эффект Джоуля - теряет меньше энергии в виде тепла, проводя электроны;

• é прозрачный - пропускает 97,5% света;

• é дешевый - его сырье в изобилии (графен может происходить из любого углеродного материала);

• может самостоятельно отремонтировать-если.

Свойства этого материала начали изучать и раскрывать в 2004 году ученые Андре Гейм и Константин Новоселов, из Манчестерский университет, который поэтому получил Нобелевскую премию по физике 2010 г. Они получил графен при очистке поверхности графитовой доски, постепенно стирая ее липкой лентой.. Когда они проанализировали остатки графита, оставшиеся на ленте, под атомным микроскопом, они увидели, что эти остатки сохраняют гексагональная кристаллическая структура графита, которая также имела своеобразное симметричное расположение электронов, увеличивающее их проводимость. В графене электроны ведут себя так, как будто у них нет массы. Тесты показали, что он отлично работает как транзистор.

Андре Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию по физике 2010 г. за открытия, связанные с графеном *

Не останавливайся сейчас... После рекламы есть еще кое-что;)

Как показано в тексте аллотропия углерода, графит образован пластинами или слоями шестиугольников, которые притягиваются друг к другу в пространстве. Графен образован только одной из этих пластин, имеющих нанометрические пропорции (1 нанометр равен миллиардной части метра (10^-9 м)). Ты углеродные нанотрубки они завернутые в графены. Другая синтетическая аллотропная форма углерода, C₆₀ (бакминтерфуллерен), как графен, свернутый в форму футбольного мяча.

Аллотропные углеродные структуры - графен, графит, C-60 и углеродные нанотрубки

Таким образом, поскольку все упомянутые качества были обнаружены в одном материале, исследование о возможностях использования графена, обещающих стать революцией технологический.

Среди возможных Приложения графена, которые могут изменить мир, который мы знаем:

• Оно имеетотображает гибкий которые можно сложить. Примером могут служить экраны планшетпесок смартфоны которые при падении ломаются. Графен будет использоваться для производства сенсорный экран (сенсорный экран), гибкий, прозрачный и небьющийся. Он заменит ITO (оксид олова, легированный индием), который в настоящее время используется в чувствительных экранах;

• ускорить интернет. Было показано, что графен может преобразовывать оптическую информацию в электрическую со скоростью примерно в 100 раз быстрее, чем электрические преобразователи;

• может быть использован в электронике для рассеивания тепла;

• При производстве датчиков, поскольку графен полностью состоит из площади поверхности;

• В фотонных устройствах;

• Впромышленность аэрокосмическая, военно-морская, автомобильная и гражданская;

• В производстве композиты;

• Вбиомедицинская область, например, для изготовления гибких и легких протезов, а также имплантатов;

• в телекоммуникациях;

• В электроэнергетике, например, в солнечных батареях, водородных элементах и ​​батареях с длительным сроком службы;

• На более чувствительных фотокамерах;

• На высокоскоростных кабелях;

• В картинах, поглощающих энергию.

Европейское сообщество запустило программу, которая выделит миллиард долларов на исследования графена в нескольких странах. Исследования этого материала в Бразилии проводятся в основном в Universidade Presbiteriana Mackenzie, который инвестировал 30 миллионов реалов в создание MackGrafe, центр исследований графена.

Еще неизвестно, какие применения графена действительно станут реальностью в нашем обществе.

* Изображение защищено авторским правом: ладья76/Shutterstock.com

Дженнифер Фогача
Окончила химический факультет

Хотели бы вы использовать этот текст в учебе или учебе? Посмотрите:

FOGAÇA, Дженнифер Роча Варгас. «Графен - технологическая революция»; Бразильская школа. Доступно в: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm. Доступ 28 июня 2021 г.