อู๋ กราฟีน เป็นผลึกสองมิติที่เกิดขึ้นจากพันธะระหว่างอะตอมของคาร์บอน โดยมีรูปหกเหลี่ยมที่ก่อตัวเป็นตาข่ายลวดหรือตาข่ายเป้าหมาย ดังนั้นจึงเป็นอัลโลโทรปสังเคราะห์อีกชนิดหนึ่งของคาร์บอน ซึ่งมาจากหนึ่งในอัลโลโทรปตามธรรมชาติของมัน นั่นคือกราไฟต์ แบบเดียวกับที่ใช้ในดินสอสำหรับเขียน วัสดุนี้มี คุณสมบัติพิเศษเช่นที่แสดงด้านล่าง:
é สบายมาก - มันเป็นอะตอมหนา
é มีความทนทานสูง – มันแข็งแกร่งกว่าเหล็กประมาณ 200 เท่าและแข็งแกร่งกว่าเพชรในสัดส่วน
é ยืดหยุ่นได้;
กราฟีนเป็นวัสดุที่เบา ยืดหยุ่น ทนทานและโปร่งใสมาก
มีการนำความร้อนและไฟฟ้าสูง - ค่าการนำไฟฟ้าของมันคือ เร็วกว่าทองแดง 100 เท่าซึ่งเป็นตัวนำที่ใช้มากที่สุดในโลก การศึกษาเบื้องต้นพบว่าความเร็วของอิเล็กตรอนในกราฟีนคือ 1,000 กม./วินาที (เร็วกว่าซิลิโคน 60 เท่า, ซึ่งเป็นองค์ประกอบที่ใช้ในเซมิคอนดักเตอร์ ทรานซิสเตอร์สำหรับ ชิป, เซลล์แสงอาทิตย์และวงจรอิเล็กทรอนิกส์จำนวนมาก) และสามารถทำความเร็วได้ถึง 3000 กม./วินาที ด้วยคริสตัลที่มีคุณภาพดีมาก
é กันน้ำ - ความสามารถในการปิดกั้นแม้แต่ฮีเลียมซึ่งเป็นก๊าซที่เบามาก
มีความแข็งสูง;
é เบาและบางมากเหมือนคาร์บอนไฟเบอร์แต่ยืดหยุ่นกว่า ด้วย กราฟีน 1.0 กรัม สามารถคลุมพื้นผิวได้ 2700 m2;
มีผลจูลน้อยกว่า - สูญเสียพลังงานน้อยลงในรูปของความร้อนโดยการนำอิเล็กตรอน
é โปร่งใส - ส่งแสง 97.5%;
é ราคาถูก - วัตถุดิบมีมากมาย (กราฟีนสามารถมาจากวัสดุคาร์บอน)
ซ่อมเองได้-ถ้า.
คุณสมบัติของวัสดุนี้เริ่มมีการศึกษาและเปิดเผยเพิ่มเติมในปี 2547 โดยนักวิทยาศาสตร์ Andre Geim และ Konstantin Novoselov จาก มหาวิทยาลัยแมนเชสเตอร์, ซึ่งได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2010 พวกเขา กราฟีนที่ได้รับเมื่อทำความสะอาดพื้นผิวของแผ่นกราไฟท์ ค่อยๆ ติดด้วยเทปกาว. เมื่อพวกเขาวิเคราะห์กราไฟท์ตกค้างที่ยังคงอยู่บนเทปภายใต้กล้องจุลทรรศน์อะตอม พวกเขาเห็นว่าสารตกค้างเหล่านี้รักษา โครงสร้างผลึกหกเหลี่ยมของกราไฟต์และมีการจัดเรียงอิเล็กตรอนแบบสมมาตรที่เพิ่มความสมมาตร การนำไฟฟ้า ในกราฟีน อิเล็กตรอนจะมีพฤติกรรมราวกับว่าไม่มีมวล การทดสอบแสดงให้เห็นว่าทำงานได้ดีเหมือนทรานซิสเตอร์
Andre Geim และ Konstantin Novoselov ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ปี 2010 สำหรับการค้นพบที่เกี่ยวข้องกับกราฟีน *
อย่าเพิ่งหยุด... มีมากขึ้นหลังจากโฆษณา ;)
ตามที่แสดงในข้อความ allotropy คาร์บอนกราไฟต์เกิดจากเพลตหรือชั้นของรูปหกเหลี่ยมที่ดึงดูดซึ่งกันและกันในอวกาศ กราฟีนเกิดจากเพลตเหล่านี้เพียงแผ่นเดียว โดยมีสัดส่วนเป็นนาโนเมตร (1 นาโนเมตร เท่ากับหนึ่งในพันล้านส่วนของเมตร (10-9 ม.)). คุณ ท่อนาโนคาร์บอน พวกเขาเป็นกราฟีนห่อ คาร์บอนในรูปแบบ allotropic สังเคราะห์อื่นๆ C60 (buckminterfullerene) เป็นเหมือนกราฟีนที่พับเป็นรูปลูกฟุตบอล
โครงสร้างคาร์บอนอัลโลโทรป - กราฟีน กราไฟต์ C-60 และท่อนาโนคาร์บอน
ดังนั้นเนื่องจากคุณสมบัติทั้งหมดที่กล่าวถึงมีอยู่ในวัสดุชิ้นเดียว การวิจัย เกี่ยวกับความเป็นไปได้ของการใช้กราฟีน ซึ่งมีแนวโน้มว่าจะเป็นการปฏิวัติ เทคโนโลยี
ท่ามกลางความเป็นไปได้ แอปพลิเคชั่น ของกราฟีนที่สามารถเปลี่ยนแปลงโลกที่เรารู้จักคือ:
มันมีแสดง ยืดหยุ่นได้ ที่สามารถพับเก็บได้ ตัวอย่างคือหน้าจอของ ยาเม็ดs และ สมาร์ทโฟน ซึ่งเมื่อล้มก็แตก กราฟีนจะใช้ในการผลิต a หน้าจอสัมผัส (หน้าจอสัมผัส) ยืดหยุ่นได้, โปร่งใสและไม่แตกหัก มันจะแทนที่ ITO (ดีบุกออกไซด์เจืออินเดียม) ที่ใช้ในหน้าจอที่ละเอียดอ่อน;
เร่งความเร็วเน็ต. กราฟีนแสดงให้เห็นว่าสามารถแปลงข้อมูลออปติคัลเป็นข้อมูลไฟฟ้าได้เร็วกว่าเครื่องแปลงไฟฟ้าประมาณ 100 เท่า
สามารถใช้ได้ ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์เพื่อกระจายความร้อน;
ในการผลิตเซ็นเซอร์เนื่องจากกราฟีนเกิดจากพื้นที่ผิวทั้งหมด
ในอุปกรณ์โฟโตนิก;
ที่อุตสาหกรรม การบินและอวกาศ กองทัพเรือ ยานยนต์และพลเรือน;
ในการผลิต คอมโพสิต;
ที่พื้นที่ชีวการแพทย์ตัวอย่างเช่น การทำขาเทียมที่ยืดหยุ่นและน้ำหนักเบาเช่นเดียวกับรากฟันเทียม
ในโทรคมนาคมte;
ในการผลิตกระแสไฟฟ้าเช่นในแผงโซลาร์เซลล์ เซลล์ไฮโดรเจน และแบตเตอรี่ที่มีอายุการใช้งานยาวนาน
สำหรับกล้องถ่ายภาพนิ่งที่มีความละเอียดอ่อนมากขึ้น;
บนสายความเร็วสูง;
ในภาพวาดที่ดูดซับพลังงาน.
ประชาคมยุโรปได้เปิดตัวโปรแกรมที่จะจัดสรรหนึ่งพันล้านดอลลาร์เพื่อการวิจัยเกี่ยวกับกราฟีนในหลายประเทศ การวิจัยเกี่ยวกับเนื้อหานี้ในบราซิลดำเนินการส่วนใหญ่ที่ Universidade Presbiteriana Mackenzie ซึ่งลงทุน 30 ล้านเรียลเพื่อสร้าง MackGrafeซึ่งเป็นศูนย์วิจัยเกี่ยวกับกราฟีน
คงต้องรอดูกันต่อไปว่าการใช้กราฟีนแบบใดจะกลายเป็นความจริงในสังคมของเรา
* ภาพที่มีลิขสิทธิ์: rook76/Shutterstock.com
โดย เจนนิเฟอร์ โฟกาซา
จบเคมี
คุณต้องการอ้างอิงข้อความนี้ในโรงเรียนหรืองานวิชาการหรือไม่ ดู:
โฟกาซ่า, เจนนิเฟอร์ โรชา วาร์กัส "กราฟีน – การปฏิวัติทางเทคโนโลยี"; โรงเรียนบราซิล. มีจำหน่ายใน: https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm. เข้าถึงเมื่อ 28 มิถุนายน 2021.
เคมี
คอมโพสิต คอมโพสิต แอสซีเรีย บาบิโลน อิฐดินเหนียวที่มีฟางอยู่ข้างใน คาร์บอนไฟเบอร์และเรซิน ลำตัวเครื่องบิน คอมโพสิตธรรมชาติ กระดูก เส้นใยคอลลาเจนยืดหยุ่นเคลือบด้วยโครงสร้างกระดูกสันหลังแข็งฟอสเฟต แคลเซียม.