Kunnen grafeenmaskers waas voorkomen?

1. Mechanische eigenschappen De mechanische eigenschappen van grafeen zijn zeer sterk en de mechanische treksterkte bereikt 130 GPa, wat overeenkomt met 100 keer die van staal. Theoretisch berekend: als de effectieve verbindingsdikte van grafeen een millimeter kan bereiken, kan het het gewicht van een olifant dragen. Waar komen de sterke mechanische eigenschappen vandaan? Zoals we in het begin al zeiden: structuur bepaalt eigenschappen. Het is een tweedimensionale structuur en de keten tussen koolstof en koolstof is erg sterk. Er zijn drie buren rond elke koolstof. De koolstofbinding gevormd door deze drie buren is zeer kort en zeer sterk, wat de hoge mechanische eigenschappen van grafeen ondersteunt.

2. Elektrische eigenschappen De elektrische eigenschappen zijn het vermelden waard. De elektronenmobiliteit kan 200.000 cm^2/Vs bereiken, wat honderd keer zo groot is als die van silicium. Wat is elektronenmobiliteit? Het betekent hoe snel elektronen in dit materiaal kunnen rennen. De geleidbaarheid van een materiaal wordt bepaald door twee dingen. De ene is hoe snel de elektronen erin rennen, en de tweede is hoeveel elektronen erin rennen. Je kunt je een snelweg voorstellen. Wat is de snelheidslimiet op deze snelweg? Hoe snel kan de auto rijden? Het aantal auto’s dat erop rijdt, bepaalt de capaciteit van deze snelweg. Bij de vervaardiging van elektronische apparaten hopen we dus vaak op een hoge capaciteit, zodat de rekensnelheid van het apparaat kan worden versneld. Ten tweede is de tolerantie voor de stroomdichtheid erg groot. We hebben bijvoorbeeld een veelgebruikte draad, zoals een metaaldraad-koperdraad. We passeren de stroom. Als de spanning toeneemt en de stroom tot op zekere hoogte toeneemt, zal de stroom de koperdraad verbranden. Maar het vermogen van grafeen om verbranding te weerstaan ​​is zeer hoog: het kan een miljoen keer groter zijn dan dat van koper! Als we grafeen als geleider gebruiken, kan het gewicht van de geleider aanzienlijk worden verminderd. Een recente ontdekking laat zien dat als een dubbellaags grafeen onder een hoek wordt geroteerd, er enige supergeleiding zal optreden. Het heeft echter een tekortkoming in elektrische eigenschappen, namelijk de nul-energiebandafstand. De energieband [4] houdt verband met het bestaan ​​van een halfgeleider. Als deze energieband geschikt is, is het een goede halfgeleider. Omdat grafeen een nul-energieband heeft, is het geen halfgeleider, maar een metallische eigenschap, waardoor het nog steeds moeilijk is om elektronische apparaten te maken. Wetenschappers zijn bezig de problemen te overwinnen die door deze nul-energiebanden worden veroorzaakt.

3. Dichtheid en groot specifiek oppervlak Grafeen is een zeer dicht materiaal. Omdat de bindingen erg kort zijn, is de afstand tussen atomen heel dichtbij, slechts 0,142 nm. Met andere woorden: zelfs kleine moleculen en atomen zoals waterstof en helium kunnen er niet doorheen. Het is een zeer goed barrièremateriaal met een specifiek oppervlak van 2630m^2/g, wat betekent dat het oppervlak erg groot is. Laten we naar de middelste afbeelding kijken, een schuimachtige structuur gemaakt van grafeen. Het kan zichzelf ondersteunen, maar is erg licht. We hebben het op een hondenstaartgras gezet en het hondenstaartgras lijkt geen structurele veranderingen te ondergaan. We kunnen deze grafenen gebruiken om filtermaterialen te maken. Door er enkele kleine gaatjes van controleerbare grootte in te maken, kunnen we verschillende gassen of vloeistoffen scheiden. Bijvoorbeeld de scheiding van zout in zeewater en de scheiding van zuurstof en stikstof in de lucht.

4. Eigenschappen van licht en warmte De eigenschappen van licht in grafeen, omdat er maar één koolstofbron is, slechts één laag koolstofatomen, kan de doorlaatbaarheid 97,7% bereiken, wat betekent dat één laag koolstofatomen 2,3% van het licht kan absorberen . Is dit groot of klein? In feite is het een zeer sterke lichtabsorptie. Met ongeveer 50 lagen grafeen kunnen we licht volledig absorberen. Voor andere materialen is dit lastig. Maar grafeen kan dat wel, we hebben er maar één laag van nodig, wat het erg nuttig maakt. Grafeen heeft een zeer goede thermische geleidbaarheid. Er zijn momenteel twee belangrijke manieren van thermische geleidbaarheid. De ene wordt elektronische thermische geleidbaarheid genoemd, dat wil zeggen: als een materiaal zeer geleidend is, is de thermische geleidbaarheid ervan vaak ook erg goed, zoals koper en aluminium. Maar er is nog een materiaal dat voor thermische geleidbaarheid niet afhankelijk is van elektrische geleidbaarheid. Het is afhankelijk van fononen, dat wil zeggen de snelheid van de voortplanting van geluidsgolven. In grafeen kan de voortplantingssnelheid van geluidsgolven 22 km/s bereiken, waardoor het een zeer goede thermische geleidbaarheid heeft.