Le maschere al grafene possono prevenire la foschia?

1. Proprietà meccaniche Le proprietà meccaniche del grafene sono molto elevate e la sua resistenza alla trazione meccanica raggiunge i 130 GPa, che equivale a 100 volte quella dell'acciaio. In teoria, se lo spessore effettivo della connessione del grafene può raggiungere un millimetro, può sostenere il peso di un elefante. Da dove provengono le sue forti proprietà meccaniche? Come abbiamo detto all'inizio, la struttura determina le proprietà. È una struttura bidimensionale e la catena tra carbonio e carbonio è molto forte. Ci sono tre vicini attorno a ciascun carbonio. Il legame di carbonio formato da questi tre vicini è molto corto e molto forte, il che supporta le elevate proprietà meccaniche del grafene.

2. Proprietà elettriche Vale la pena menzionare le sue proprietà elettriche. La sua mobilità elettronica può raggiungere i 200.000 cm^2/Vs, ovvero cento volte quella del silicio. Cos'è la mobilità degli elettroni? Significa quanto velocemente gli elettroni possono correre in questo materiale. La conduttività di un materiale è determinata da due cose. Uno è la velocità con cui corrono gli elettroni e il secondo è quanti elettroni corrono al suo interno. Puoi immaginare un'autostrada. Qual è il limite di velocità su questa autostrada? Quanto velocemente può correre l'auto? Il numero di auto che la percorrono determina la capacità di questa autostrada. Pertanto, nella produzione di dispositivi elettronici, spesso speriamo di avere una capacità elevata, in modo che la velocità di calcolo del dispositivo possa essere accelerata. In secondo luogo, la sua attuale tolleranza alla densità è molto ampia. Ad esempio, abbiamo un filo di uso comune, come un filo di rame con filo metallico. Passiamo corrente. Se la tensione aumenta e la corrente aumenta in una certa misura, la corrente brucerà il filo di rame. Ma la capacità del grafene di resistere alla combustione è molto elevata, può raggiungere 1 milione di volte quella del rame! Se utilizziamo il grafene come conduttore, il peso del conduttore può essere notevolmente ridotto. Una recente scoperta mostra che se un doppio strato di grafene viene ruotato di un angolo, si verificherà una certa superconduttività. Tuttavia, ha un difetto nelle proprietà elettriche, ovvero il suo gap di banda energetico pari a zero. La banda energetica [4] è legata all'esistenza di un semiconduttore. Se questa banda energetica è appropriata, è un buon semiconduttore. Poiché il grafene ha una banda di energia zero, non è un semiconduttore, ma una proprietà metallica, quindi è ancora difficile realizzare dispositivi elettronici. Gli scienziati stanno superando i problemi causati da queste bande di energia zero.

3. Densità e ampia superficie specifica Il grafene è un materiale molto denso. Poiché i suoi legami sono molto brevi, la distanza tra gli atomi è molto vicina, solo 0,142 nm. In altre parole, anche piccole molecole e atomi come l’idrogeno e l’elio non possono attraversarlo. È un ottimo materiale barriera con una superficie specifica di 2630 m^2/g, il che significa che la sua area è molto ampia. Diamo un'occhiata all'immagine centrale, che è una struttura simile a una schiuma fatta di grafene. Può sostenersi da solo, ma è molto leggero. L'abbiamo messo su un'erba a coda di cane, e l'erba a coda di cane non sembra avere alcun cambiamento strutturale. Possiamo usare questi grafeni per realizzare alcuni materiali filtranti. Aprendo su di essi dei piccoli fori di dimensione controllabile, possiamo separare diversi gas o liquidi. Ad esempio, la separazione del sale nell'acqua di mare e la separazione dell'ossigeno e dell'azoto nell'aria.

4. Proprietà della luce e del calore Le proprietà della luce nel grafene, poiché esiste una sola fonte di carbonio, un solo strato di atomi di carbonio, la sua trasmittanza può raggiungere il 97,7%, il che significa che uno strato di atomi di carbonio può assorbire il 2,3% della luce . È grande o piccolo? In effetti, è un assorbimento della luce molto forte. Possiamo assorbire completamente la luce con circa 50 strati di grafene. Questo è difficile per altri materiali. Ma il grafene sì, ne abbiamo bisogno solo di uno strato, il che lo rende molto utile. Il grafene ha un'ottima conduttività termica. Attualmente esistono due modi principali di conduttività termica. Una è chiamata conduttività termica elettronica, cioè se un materiale è molto conduttivo, spesso anche la sua conduttività termica è molto buona, come il rame e l'alluminio. Ma esiste un altro materiale che non si basa sulla conduttività elettrica per la conduttività termica. Si basa sui fononi, cioè sulla velocità di propagazione delle onde sonore. Nel grafene, la velocità di propagazione delle onde sonore può raggiungere i 22 km/s, quindi ha un'ottima conduttività termica.