Կարո՞ղ են գրաֆենի դիմակները կանխել մառախուղը

1. Մեխանիկական հատկություններ Գրաֆենի մեխանիկական հատկությունները շատ ուժեղ են, և նրա մեխանիկական առաձգական ուժը հասնում է 130 ԳՊա-ի, ինչը 100 անգամ համարժեք է պողպատից: Տեսականորեն հաշվարկված՝ եթե գրաֆենի արդյունավետ կապի հաստությունը կարող է հասնել մեկ միլիմետրի, այն կարող է պահել փղի քաշը։ Որտեղի՞ց են նրա ուժեղ մեխանիկական հատկությունները: Ինչպես սկզբում ասացինք, կառուցվածքը որոշում է հատկությունները: Այն երկչափ կառույց է, և ածխածնի և ածխածնի միջև շղթան շատ ամուր է: Յուրաքանչյուր ածխածնի շուրջ երեք հարևան կա: Այս երեք հարևանների կողմից ձևավորված ածխածնային կապը շատ կարճ է և շատ ամուր, ինչը ապահովում է գրաֆենի բարձր մեխանիկական հատկությունները:

2. Էլեկտրական հատկություններ Հատկանշական են նրա էլեկտրական հատկությունները: Նրա էլեկտրոնների շարժունակությունը կարող է հասնել 200000 սմ^2/Վս, ինչը հարյուր անգամ գերազանցում է սիլիցիումին։ Ի՞նչ է էլեկտրոնների շարժունակությունը: Դա նշանակում է, թե որքան արագ են էլեկտրոնները կարող աշխատել այս նյութում: Նյութի հաղորդունակությունը որոշվում է երկու բանով. Մեկն այն է, թե որքան արագ են էլեկտրոնները վազում դրանում, և երկրորդը, թե քանի էլեկտրոն է անցնում դրա մեջ: Դուք կարող եք պատկերացնել մայրուղի: Որքա՞ն է այս մայրուղու արագությունը: Որքա՞ն արագ կարող է մեքենան աշխատել: Դրա վրա ընթացող մեքենաների քանակը որոշում է այս մայրուղու թողունակությունը։ Այսպիսով, էլեկտրոնային սարքերի արտադրության մեջ մենք հաճախ հույս ունենք ունենալ բարձր հզորություն, որպեսզի սարքի հաշվողական արագությունը հնարավոր լինի արագացնել: Երկրորդ, նրա ներկայիս խտության հանդուրժողականությունը շատ մեծ է: Օրինակ, մենք ունենք սովորաբար օգտագործվող մետաղալար, օրինակ՝ մետաղալար պղնձե մետաղալար: Մենք անցնում ենք հոսանք: Եթե ​​լարումը մեծանում է, իսկ հոսանքը որոշակի չափով մեծանում է, հոսանքը այրելու է պղնձե լարը: Բայց գրաֆենի այրմանը դիմակայելու ունակությունը շատ բարձր է, այն կարող է հասնել 1 միլիոն անգամ ավելի, քան պղնձինը: Եթե մենք օգտագործենք գրաֆենը որպես հաղորդիչ, հաղորդիչի քաշը կարող է զգալիորեն կրճատվել: Վերջերս կատարված բացահայտումը ցույց է տալիս, որ եթե երկշերտ գրաֆենը պտտվում է անկյան տակ, ապա որոշակի գերհաղորդականություն կառաջանա։ Այնուամենայնիվ, այն ունի էլեկտրական հատկությունների թերություն, որը նրա զրոյական էներգիայի գոտու բացն է: Էներգիայի գոտին [4] կապված է կիսահաղորդչի գոյության հետ։ Եթե ​​այս էներգիայի գոտին համապատասխան է, ապա դա լավ կիսահաղորդիչ է: Քանի որ գրաֆենն ունի զրոյական էներգիայի գոտի, այն կիսահաղորդիչ չէ, այլ մետաղական հատկություն, ուստի դեռևս դժվար է էլեկտրոնային սարքեր պատրաստել: Գիտնականները հաղթահարում են այս զրոյական էներգիայի գոտիների առաջացրած խնդիրները։

3. Խտություն և մեծ հատուկ մակերես Գրաֆենը շատ խիտ նյութ է: Քանի որ նրա կապերը շատ կարճ են, ատոմների միջև հեռավորությունը շատ մոտ է՝ ընդամենը 0,142 նմ։ Այլ կերպ ասած, նույնիսկ փոքր մոլեկուլները և ատոմները, ինչպիսիք են ջրածինը և հելիումը, չեն կարող անցնել դրա միջով: Դա շատ լավ պատնեշ նյութ է 2630 մ ^ 2/գ հատուկ մակերեսով, ինչը նշանակում է, որ դրա մակերեսը շատ մեծ է։ Դիտարկենք միջին նկարը, որը գրաֆենից պատրաստված փրփուրի կառույց է։ Այն կարող է ինքն իրեն պահել, բայց շատ թեթև է: Մենք այն դնում ենք շան պոչախոտի վրա, և շան պոչի խոտը, կարծես, կառուցվածքային փոփոխություններ չունի: Մենք կարող ենք օգտագործել այս գրաֆենները որոշ զտիչ նյութեր պատրաստելու համար: Նրանց վրա բացելով կառավարելի չափի մի քանի փոքր անցքեր՝ մենք կարող ենք առանձնացնել տարբեր գազեր կամ հեղուկներ։ Օրինակ՝ ծովի ջրի մեջ աղի տարանջատումը և օդում թթվածնի ու ազոտի բաժանումը։

4. Լույսի և ջերմության հատկությունները Լույսի հատկությունները գրաֆենում, քանի որ կա միայն մեկ ածխածնի աղբյուր, ածխածնի ատոմների միայն մեկ շերտ, դրա թափանցելիությունը կարող է հասնել 97,7%, ինչը նշանակում է, որ ածխածնի ատոմների մեկ շերտը կարող է կլանել լույսի 2,3% . Սա մեծ է, թե փոքր: Իրականում դա շատ ուժեղ լույսի կլանում է։ Մենք կարող ենք ամբողջությամբ կլանել լույսը գրաֆենի մոտ 50 շերտով։ Սա դժվար է այլ նյութերի համար: Բայց գրաֆենը կարող է, մեզ դրա միայն մեկ շերտ է պետք, ինչը շատ օգտակար է դարձնում: Գրաֆենը շատ լավ ջերմային հաղորդունակություն ունի։ Ներկայումս ջերմային հաղորդակցության երկու հիմնական եղանակ կա. Դրանցից մեկը կոչվում է էլեկտրոնային ջերմահաղորդություն, այսինքն՝ եթե նյութը շատ հաղորդունակ է, նրա ջերմային հաղորդունակությունը հաճախ նույնպես շատ լավ է, օրինակ՝ պղինձը և ալյումինը: Բայց կա ևս մեկ նյութ, որը չի հիմնվում ջերմային հաղորդունակության վրա: Այն հենվում է ֆոնոնների վրա, այսինքն՝ ձայնային ալիքի տարածման արագության վրա։ Գրաֆենում ձայնային ալիքի տարածման արագությունը կարող է հասնել 22կմ/վրկ-ի, ուստի այն ունի շատ լավ ջերմահաղորդականություն։