Voivatko grafeenimaskit estää sameuden

1. Mekaaniset ominaisuudet Grafeenin mekaaniset ominaisuudet ovat erittäin vahvat ja sen mekaaninen vetolujuus on 130 GPa, mikä vastaa 100 kertaa teräksen. Teoreettisesti laskettuna, jos grafeenin tehollinen liitospaksuus voi olla yksi millimetri, se voi kestää norsun painon. Mistä sen vahvat mekaaniset ominaisuudet ovat peräisin? Kuten alussa sanoimme, rakenne määrittää ominaisuudet. Se on kaksiulotteinen rakenne, ja hiilen ja hiilen välinen ketju on erittäin vahva. Jokaisen hiilen ympärillä on kolme naapuria. Näiden kolmen naapurin muodostama hiilisidos on erittäin lyhyt ja erittäin vahva, mikä tukee grafeenin korkeita mekaanisia ominaisuuksia.

2. Sähköiset ominaisuudet Sen sähköiset ominaisuudet ovat mainitsemisen arvoisia. Sen elektronien liikkuvuus voi saavuttaa 200 000 cm^2/Vs, mikä on sata kertaa piin. Mikä on elektronien liikkuvuus? Se tarkoittaa, kuinka nopeasti elektronit voivat kulkea tässä materiaalissa. Materiaalin johtavuuden määrää kaksi asiaa. Yksi on se, kuinka nopeasti elektronit juoksevat siinä, ja toinen on kuinka monta elektronia siinä juoksee. Voit kuvitella valtatien. Mikä on nopeusrajoitus tällä moottoritiellä? Kuinka nopeasti auto voi ajaa? Sillä kulkevien autojen määrä määrää tämän moottoritien kapasiteetin. Joten elektroniikkalaitteiden valmistuksessa toivomme usein suurta kapasiteettia, jotta laitteen laskentanopeutta voidaan kiihdyttää. Toiseksi sen nykyinen tiheystoleranssi on erittäin suuri. Meillä on esimerkiksi yleisesti käytetty lanka, kuten metallilanka kuparilanka. Ohitamme virran. Jos jännite kasvaa ja virta kasvaa jonkin verran, virta polttaa kuparilangan. Mutta grafeenin kyky vastustaa palamista on erittäin korkea, se voi olla miljoona kertaa suurempi kuin kupari! Jos käytämme grafeenia johtimena, johtimen painoa voidaan vähentää huomattavasti. Äskettäinen löytö osoittaa, että jos kaksikerroksista grafeenia käännetään kulmassa, tapahtuu jonkin verran suprajohtavuutta. Siinä on kuitenkin puute sähköisissä ominaisuuksissa, mikä on sen nollaenergiakaistaväli. Energiakaista [4] liittyy puolijohteen olemassaoloon. Jos tämä energiakaista on sopiva, se on hyvä puolijohde. Koska grafeenilla on nollaenergiakaista, se ei ole puolijohde, vaan metalliominaisuus, joten elektronisten laitteiden valmistaminen on edelleen vaikeaa. Tiedemiehet ovat voittamaan näiden nollaenergiavyöhykkeiden aiheuttamat ongelmat.

3. Tiheys ja suuri ominaispinta-ala Grafeeni on erittäin tiheää materiaalia. Koska sen sidokset ovat hyvin lyhyitä, atomien välinen etäisyys on hyvin lähellä, vain 0,142 nm. Toisin sanoen edes pienet molekyylit ja atomit, kuten vety ja helium, eivät voi kulkea sen läpi. Se on erittäin hyvä sulkumateriaali, jonka ominaispinta-ala on 2630 m^2/g, mikä tarkoittaa, että sen pinta-ala on erittäin suuri. Katsotaanpa keskimmäistä kuvaa, joka on vaahtoa muistuttava rakenne, joka on tehty grafeenista. Se voi tukea itseään, mutta se on erittäin kevyt. Laitamme sen koiranhäntänurmelle, eikä koiranhäntänurmessa näytä olevan rakenteellisia muutoksia. Voimme käyttää näitä grafeeneja joidenkin suodatusmateriaalien valmistamiseen. Avaamalla niihin pieniä, säädettävän kokoisia reikiä, voimme erottaa erilaisia ​​kaasuja tai nesteitä. Esimerkiksi suolan erottaminen merivedestä ja hapen ja typen erottaminen ilmasta.

4. Valon ja lämmön ominaisuudet Valon ominaisuudet grafeenissa, koska siinä on vain yksi hiilenlähde, vain yksi kerros hiiliatomeja, sen läpäisykyky voi olla 97,7%, mikä tarkoittaa, että yksi hiiliatomikerros voi absorboida 2,3% valosta . Onko tämä iso vai pieni? Itse asiassa se on erittäin voimakas valon absorptio. Voimme absorboida valoa täysin noin 50 grafeenikerroksella. Tämä on vaikeaa muille materiaaleille. Mutta grafeeni voi, tarvitsemme vain yhden kerroksen, mikä tekee siitä erittäin hyödyllisen. Grafeenilla on erittäin hyvä lämmönjohtavuus. Tällä hetkellä on olemassa kaksi päätapaa lämmönjohtavuudelle. Yksi on nimeltään elektroninen lämmönjohtavuus, eli jos materiaali on hyvin johtavaa, sen lämmönjohtavuus on usein myös erittäin hyvä, kuten kupari ja alumiini. Mutta on toinen materiaali, joka ei luota sähkönjohtavuuteen lämmönjohtavuuden suhteen. Se perustuu fononeihin, eli ääniaaltojen etenemisnopeuteen. Grafeenissa ääniaallon etenemisnopeus voi olla 22 km/s, joten sillä on erittäin hyvä lämmönjohtavuus.