О графен являє собою двовимірний кристал, утворений зв’язками між атомами вуглецю, з шестикутниками, які утворюють щось на зразок дротяної сітки або сітки цілі. Отже, це ще один синтетичний алотроп вуглецю, що походить від одного з його природних алотропів, графіту, того самого, що використовується в олівцях для письма. Цей матеріал має надзвичайні властивості, такі як наведені нижче:
é дуже добре - він товщиною атома;
é високостійкий - він у своїх пропорціях приблизно в 200 разів міцніший за сталь і міцніший за алмаз;
é гнучкі;
Графен - легкий, гнучкий, дуже стійкий і прозорий матеріал
має високу тепло- і електропровідність - його електропровідність становить В 100 разів швидше міді, який є найбільш часто використовуваним провідником у світі. Початкові дослідження показали, що швидкість руху електронів у графені становить 1000 км / с (В 60 разів швидше, ніж кремній, що є елементом, який в даний час використовується в напівпровідниках, транзисторах для чіпси, сонячні елементи та безліч електронних схем) і можуть досягти швидкості 3000 км / с при дуже хорошій якості цього кристала;
é водонепроникний - можливість блокувати навіть гелій, надзвичайно легкий газ;
має високу твердість;
é дуже легкий і тонкий, як вуглецеве волокно, але більш гнучкий. С 1,0 грам графену, можна покрити поверхню 2700 м2;
має менший ефект Джоуля - втрачає менше енергії у вигляді тепла, проводячи електрони;
é прозорий - пропускає 97,5% світла;
é дешево - його сировини багато (графен може походити з будь-якого вуглецевого матеріалу);
може самостійно відремонтувати-якщо.
Властивості цього матеріалу почали додатково вивчати і розкривати в 2004 році вчені Андре Гейм та Костянтин Новоселов з Університет Манчестера, тому він отримав у 2010 році Нобелівську премію з фізики. Вони отримували графен при очищенні поверхні графітової дошки, поступово зношуючи його клейкою стрічкою.. Проаналізувавши залишок графіту, що залишився на стрічці під атомним мікроскопом, вони побачили, що ці залишки підтримують гексагональну кристалічну структуру графіту і яка також мала своєрідне симетричне розташування електронів, що збільшувало їх провідність. У графені електрони поводяться так, ніби не мають маси. Тести показали, що він дуже добре працював як транзистор.
Андре Гейм та Костянтин Новоселов виграли Нобелівську премію з фізики 2010 року за відкриття, пов'язані з графеном *
Як показано в тексті алотропія вуглецю, графіт утворений пластинами або шарами шестикутників, які притягуються один до одного в просторі. Графен утворений лише однією з цих пластин, що має нанометричні пропорції (1 нанометр дорівнює мільярдній частині метра (10-9 м)). ти вуглецеві нанотрубки ними загорнуті графени. Інша синтетична алотропна форма вуглецю - С60 (бакмінтерфулерен), схожий на графен, складений у формі футбольного м’яча.
Структури алотропного вуглецю - графен, графіт, С-60 та вуглецеві нанотрубки
Таким чином, оскільки всі згадані якості були знайдені в одному матеріалі, дослідження про можливості використання графену, які обіцяють стати революцією технологічний.
Серед можливих додатків графену, який може змінити світ, який ми знаємо:
Це маєдисплеї гнучка які можна скласти. Прикладом можуть служити екрани планшетs і смартфони які при падінні ламаються. Графен буде використовуватися для отримання сенсорний екран (сенсорний екран), гнучкий, прозорий і незламний. Він замінить ITO (легований індієм оксид олова), який зараз використовується на чутливих екранах;
пришвидшити Інтернет. Показано, що графен здатний перетворювати оптичну в електричну інформацію зі швидкістю приблизно в 100 разів швидшою, ніж електричні перетворювачі;
може бути використано в електроніці для розсіювання тепла;
У виробництві датчиків, оскільки графен повністю утворений площею поверхні;
У фотонних приладах;
Впромисловості аерокосмічна, морська, автомобільна та цивільна;
У виробництві композити;
Вбіомедичний район, наприклад, робити гнучкі та легкі протези, а також імплантати;
у телекомунікаціях;
У виробництві електроенергії, такі як сонячні батареї, водневі елементи та довговічні батареї;
На більш чутливих фотокамерах;
На високошвидкісних кабелях;
На картинах, що поглинають енергію.
Європейське Співтовариство розпочало програму, яка виділить мільярд доларів на дослідження графену в кількох країнах. Дослідження цього матеріалу в Бразилії проводяться в основному в Університеті Пресбітеріани Маккензі, який інвестував 30 мільйонів реалів для створення MackGrafe, дослідницький центр з графену.
Залишається з’ясувати, які застосування графену насправді стануть реальністю в нашому суспільстві.
* Зображення, захищене авторським правом: грак76/Shutterstock.com
Дженніфер Фогача
Закінчив хімію
Джерело: Бразильська школа - https://brasilescola.uol.com.br/quimica/grafenouma-revolucao-tecnologica.htm