Grafeeni, sen tuotanto, ominaisuudet ja sovellukset elektroniikassa jne.
Grafeeni, sen tuotanto, ominaisuudet ja sovellukset elektroniikassa jne.
Grafeeni on maapallon vahvin materiaali. 300 kertaa vahvempi kuin teräs. Grafeenilevy, jonka pinta-ala on yksi neliömetri ja paksuus vain yksi atomi, pystyy pitämään esineen, jonka massa on 4 kiloa. Grafeeni, koska kangas voi taipua, taita, venyttää. Paperipyyhe repeytyi hänen käsissään. Grafeenilla ei tapahdu.
Grafeenin ominaisuudet ja edut
Grafeenin fysikaaliset ominaisuudet
Muut hiilen muodot: grafeeni, vahvistettu - vahvistava grafeeni, karbyni, timantti-, fullereeni, hiilinanoputki, "Vickery".
Grafeenin kuvaus:
Grafeeni on kaksiulotteinen hiilen allotrooppinen muoto, jossa kuusikulmaiset kristallihiiliatomit muodostavat yhden atomin paksuisen kerroksen. Atomit hiiltä grafeenissa ovat toisiinsa yhteydessä olevia sp2-sidoksia. Grafeeni on kirjaimellisesti asia kudos.
Hiilellä on monia allotrooppia. Jotkut heistä, esimerkiksi, timantti- ja grafiitti, ovat jo pitkään tunnettuja, toiset taas on löydetty suhteellisen äskettäin (10-15 vuosia sitten) – fullereeneja ja hiilinanoputket. On huomattava, että se tunnetaan jo vuosikymmenien ajan, grafiitti on pino grafeenilevyjä, ts., sisältää useita grafeenitasoja.
Saatujen grafeenimateriaalien perusteella: grafeenioksidi, grafeenihydridi (kutsutaan grafaaniksi) ja fluorografia (grafeenin ja fluorin välisen reaktion tuote).
Grafeenilla on ainutlaatuisia ominaisuuksia, jotka mahdollistavat sen käytön useilla aloilla.
Grafeenin ominaisuudet ja edut:
- grafeeni on maapallon vahvin materiaali. 300 kertaa vahvempi kuin teräs. Grafeenilevy, jonka pinta-ala on yksi neliömetri ja paksuus vain yksi atomi, pystyy pitämään esineen, jonka massa on 4 kiloa. Grafeeni, koska kangas voi taipua, taita, venyttää. Paperipyyhe repeytyi hänen käsissään. Grafeenin kanssa ei tapahdu
– grafeenin kaksiulotteisen rakenteen ansiosta, se on erittäin monipuolinen materiaali, jota voidaan käyttää, esimerkiksi, köyden ja muiden rakenteiden kudontaan. Vaikka ohut grafeeni “köysi” lujuudeltaan samanlainen kuin paksu ja raskas teräsköysi,
tietyissä olosuhteissa, grafeeni aktivoi toisen kyvyn, jonka avulla hän voi “parantaa” the “reikiä” kiteisessä rakenteessaan vaurioiden varalta
– grafeenilla on suurempi sähkönjohtavuus. Grafeenilla ei ole melkein mitään vastusta. Grafeenista 70 kertaa elektronien liikkuvuus on sitä suurempi piitä. Elektronien nopeus grafeenissa on 10 000 km / s, vaikka tavanomaisessa johtimessa, järjestyksen elektronien nopeus 100 neiti.
- on suuri kapasitanssi. Grafeenin ominaisenergia lähestyy 65 kW * h / kg; Tämä luku on 47 ajat, jotka ovat niin yleisiä nykyään litium-ioni paristot,
– on korkea johtokyky. se on 10 kertaa teploprovodna kupari-,
- tyypillinen täysi optinen läpinäkyvyys. Se imee vain 2.3% valosta,
– grafeemikalvo kulkee vesimolekyylien läpi ja viivästyttää siten kaikkia muita, joten voit käyttää sitä veden suodattimena,
kevyin materiaali. 6 kertaa kevyempi kynä
– inerttiys ympäristöön,
- imee radioaktiivista jätettä
– johtuen Brownin liikkeestä (lämpövaihtelut) hiiliatomeista grafeenilevyssä, jota jälkimmäinen pystyy “tuottaa” sähköenergiaa,
- on perusta erilaisten itsenäisten kaksiulotteisten materiaalien kokoamiselle kaksiulotteiset kerrostetut heterorakenteet
- kun suolaisen veden virtaus grafeenilevyllä pystyy tuottamaan sähköenergiaa muuttamalla suolaisen veden virtauksen kineettisen energian sähköksi (ns. elektrokineettinen vaikutus).
Grafeenin fysikaaliset ominaisuudet *:
| Parametrin nimi: | Arvo: |
| Sidoksen pituus C – C, nm | 0,142 |
| Tiheys, mg / m2 | 0,77 |
| Erityinen pinta-ala, m2 / g | 2630 |
| Elektronien liikkuvuus, cm2 /(Sisään kanssa) | Of 1.5 × 104 |
| Nuorten moduuli, TPA | 1 |
| Lämmönjohtokyky, W /(m K) | Of 5.1 × 103 |
| Optinen läpäisevyys | 0,977 |
* huonelämpötilassa.
Grafeenin saaminen:
Tärkeimmät grafeenin valmistusmenetelmät ovat:
– grafiittikerrosten mikromekaaninen kuorinta (Novoselov-menetelmä - menetelmä teipillä). Grafiittinäyte asetettiin nauhanauhojen väliin ja jatkuvasti otshelushivaet-kerroksiin, kunnes hänestä jäi viimeinen ohut kerros, joka koostui grafeenista,
– dispersio grafiittia vesipitoisessa väliaineessa,
– mekaaninen kuorinta;
– epitaksiaalinen kasvu tyhjiössä;
– kemiallinen höyryjäähdytys (CVD-prosessi),
– menetelmä hiilen "erittämiseksi" metalliliuoksista tai hajottamalla karbideja.
Grafeenin hankkiminen kotona:
On välttämätöntä ottaa keittiösekoitin, jonka kapasiteetti on vähintään 400 wattia. Kaada tehosekoittimen kulhoon 500 ml vettä, lisäämällä minkä tahansa nestettä 10-25 - millilitraa pesuainetta ja 20-50 grammaa murskattua liuskekynää kynästä. Sitten tehosekoittimen on toimittava 10 minuutista tuntiin, kunnes grafeenihiutaleiden suspensio ilmestyy. Saadulla materiaalilla on korkea johtokyky, joka sallii sen käytön aurinkokennojen elektrodeissa. Tuotetaan myös kotiympäristössä, grafeeni pystyy parantamaan muovin ominaisuuksia.
Grafeenin käyttö:
– aurinkoenergia
– vedenkäsittely, vedensuodatus, meriveden suolanpoisto,
– elektroniikka (LCD-näytöt, transistorit, integroidut piirit,jne.)
– paristoissa ja energialähteissä. Grafeeni-akun avulla auto voidaan voittaa lataamatta 1000 km, latausaika on enintään 16 sekuntia
– lääke. Tutkijat ovat havainneet, että grafeenioksidihiutaleet nopeuttavat kantasolujen lisääntymistä ja luusolujen uudistumista,
– superkomposiittien luominen,
– veden puhdistaminen radioaktiivisesta saastumisesta. Grafeenioksidi poistaa nopeasti radioaktiiviset aineet saastuneesta vedestä. Grafeenioksidihiutaleet sitoutuvat nopeasti luonnollisiin ja keinotekoisiin radionuklideihin, kondensoivat ne ja muuttavat kiinteiksi aineiksi. Itse hiutaleet ovat liukoisia nesteisiin ja helposti tuotettavissa teollisessa mittakaavassa.
