¿Pueden las máscaras de grafeno prevenir la neblina?

1. Propiedades mecánicas Las propiedades mecánicas del grafeno son muy fuertes y su resistencia a la tracción mecánica alcanza los 130 GPa, lo que equivale a 100 veces la del acero. En teoría, si el espesor efectivo de la conexión del grafeno puede alcanzar un milímetro, podría soportar el peso de un elefante. ¿De dónde provienen sus fuertes propiedades mecánicas? Como dijimos al principio, la estructura determina las propiedades. Es una estructura bidimensional y la cadena entre carbono y carbono es muy fuerte. Hay tres vecinos alrededor de cada carbono. El enlace de carbono formado por estos tres vecinos es muy corto y muy fuerte, lo que respalda las altas propiedades mecánicas del grafeno.

2. Propiedades eléctricas Vale la pena mencionar sus propiedades eléctricas. Su movilidad electrónica puede alcanzar los 200.000 cm^2/Vs, cien veces la del silicio. ¿Qué es la movilidad de los electrones? Significa qué tan rápido pueden correr los electrones en este material. La conductividad de un material está determinada por dos cosas. Una es qué tan rápido corren los electrones en él y la segunda es cuántos electrones corren en él. Puedes imaginar una carretera. ¿Cuál es el límite de velocidad en esta carretera? ¿Qué tan rápido puede correr el auto? El número de coches que circulan por ella determina la capacidad de esta carretera. Por eso, en la fabricación de dispositivos electrónicos, a menudo esperamos tener una alta capacidad, de modo que se pueda acelerar la velocidad informática del dispositivo. En segundo lugar, su tolerancia a la densidad de corriente es muy grande. Por ejemplo, tenemos un alambre de uso común, como un alambre de metal, alambre de cobre. Pasamos corriente. Si el voltaje aumenta y la corriente aumenta hasta cierto punto, la corriente quemará el cable de cobre. Pero la capacidad del grafeno para resistir la combustión es muy alta, ¡puede alcanzar 1 millón de veces la del cobre! Si usamos grafeno como conductor, el peso del conductor se puede reducir considerablemente. Un descubrimiento reciente muestra que si un grafeno de doble capa se gira en ángulo, se producirá cierta superconductividad. Sin embargo, tiene una deficiencia en las propiedades eléctricas, que es su banda prohibida de energía cero. La banda de energía [4] está relacionada con la existencia de un semiconductor. Si esta banda de energía es apropiada, es un buen semiconductor. Dado que el grafeno tiene una banda de energía cero, no es un semiconductor, sino una propiedad metálica, por lo que todavía es difícil fabricar dispositivos electrónicos. Los científicos están superando los problemas causados ​​por estas bandas de energía cero.

3. Densidad y gran superficie específica El grafeno es un material muy denso. Debido a que sus enlaces son muy cortos, la distancia entre los átomos es muy cercana, sólo 0,142 nm. En otras palabras, ni siquiera las moléculas y átomos pequeños, como el hidrógeno y el helio, pueden atravesarlo. Es un muy buen material barrera con una superficie específica de 2630m^2/g, lo que significa que su área es muy grande. Miremos la imagen del medio, que es una estructura similar a una espuma hecha de grafeno. Puede sostenerse solo, pero es muy liviano. Lo colocamos sobre un pasto cola de perro, y el pasto cola de perro no parece tener ningún cambio estructural. Podemos utilizar estos grafenos para fabricar algunos materiales filtrantes. Abriendo sobre ellos unos pequeños agujeros de tamaño controlable, podremos separar diferentes gases o líquidos. Por ejemplo, la separación de la sal en el agua de mar y la separación de oxígeno y nitrógeno en el aire.

4. Propiedades de la luz y el calor Las propiedades de la luz en el grafeno, debido a que solo hay una fuente de carbono, solo una capa de átomos de carbono, su transmitancia puede alcanzar el 97,7%, lo que significa que una capa de átomos de carbono puede absorber el 2,3% de la luz. . ¿Es esto grande o pequeño? De hecho, es una absorción de luz muy fuerte. Podemos absorber completamente la luz con unas 50 capas de grafeno. Esto es difícil para otros materiales. Pero el grafeno sí puede, solo necesitamos una capa, lo que lo hace muy útil. El grafeno tiene muy buena conductividad térmica. Actualmente existen dos formas principales de conductividad térmica. Uno se llama conductividad térmica electrónica, es decir, si un material es muy conductor, su conductividad térmica suele ser también muy buena, como el cobre y el aluminio. Pero hay otro material que no depende de la conductividad eléctrica para la conductividad térmica. Se basa en los fonones, es decir, la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En el grafeno, la velocidad de propagación de las ondas sonoras puede alcanzar los 22 km/s, por lo que tiene una muy buena conductividad térmica.