Ali lahko grafenske maske preprečijo meglico

1. Mehanske lastnosti Mehanske lastnosti grafena so zelo močne in njegova mehanska natezna trdnost doseže 130 GPa, kar je 100-krat več kot pri jeklu. Teoretično izračunano, če lahko efektivna debelina povezave grafena doseže en milimeter, lahko prenese težo slona. Od kod izvirajo njegove močne mehanske lastnosti? Kot smo rekli na začetku, struktura določa lastnosti. Je dvodimenzionalna struktura in veriga med ogljikom in ogljikom je zelo močna. Okoli vsakega ogljika so trije sosedje. Ogljikova vez, ki jo tvorijo ti trije sosedje, je zelo kratka in zelo močna, kar podpira visoke mehanske lastnosti grafena.

2. Električne lastnosti Omeniti velja njegove električne lastnosti. Njegova mobilnost elektronov lahko doseže 200.000 cm^2/Vs, kar je stokrat več kot pri siliciju. Kaj je mobilnost elektronov? Pomeni, kako hitro lahko tečejo elektroni v tem materialu. Prevodnost materiala določata dve stvari. Eno je, kako hitro tečejo elektroni v njem, drugo pa, koliko elektronov teče v njem. Lahko si predstavljate avtocesto. Kakšna je omejitev hitrosti na tej avtocesti? Kako hitro lahko teče avto? Število avtomobilov, ki vozijo po njej, določa zmogljivost te avtoceste. Zato pri izdelavi elektronskih naprav pogosto upamo na visoko zmogljivost, da bi lahko pospešili računalniško hitrost naprave. Drugič, toleranca trenutne gostote je zelo velika. Na primer, imamo pogosto uporabljeno žico, kot je kovinska žica bakrena žica. Prehajamo tok. Če se napetost poveča in tok poveča do določene mere, bo tok zažgal bakreno žico. Toda sposobnost grafena, da se upre gorenju, je zelo visoka, lahko doseže 1 milijonkrat večjo sposobnost bakra! Če uporabimo grafen kot prevodnik, se lahko teža prevodnika močno zmanjša. Nedavno odkritje kaže, da če dvoslojni grafen zasukamo pod kotom, pride do nekaj superprevodnosti. Vendar pa ima pomanjkljivost v električnih lastnostih, to je njegova ničelna vrzel v pasu. Energijski pas [4] je povezan z obstojem polprevodnika. Če je ta energijski pas primeren, je dober polprevodnik. Ker ima grafen ničelni energijski pas, ni polprevodnik, ampak kovinska lastnost, zato je še vedno težko izdelati elektronske naprave. Znanstveniki premagujejo težave, ki jih povzročajo ti ničelni energijski pasovi.

3. Gostota in velika specifična površina Grafen je zelo gost material. Ker so njegove vezi zelo kratke, je razdalja med atomi zelo blizu, le 0,142 nm. Z drugimi besedami, tudi majhne molekule in atomi, kot sta vodik in helij, ne morejo skozi njo. Je zelo dober pregradni material s specifično površino 2630m^2/g, kar pomeni, da je njegova površina zelo velika. Poglejmo srednjo sliko, ki je penasta struktura iz grafena. Lahko se drži sam, vendar je zelo lahek. Postavili smo ga na travo pasji rep in zdi se, da trava pasjega repa nima nobenih strukturnih sprememb. Te grafene lahko uporabimo za izdelavo nekaterih filtrirnih materialov. Če na njih odpremo nekaj majhnih luknjic nadzorovane velikosti, lahko ločimo različne pline ali tekočine. Na primer ločevanje soli v morski vodi ter ločevanje kisika in dušika v zraku.

4. Lastnosti svetlobe in toplote Lastnosti svetlobe v grafenu, ker obstaja samo en vir ogljika, samo ena plast ogljikovih atomov, lahko njegova prepustnost doseže 97,7%, kar pomeni, da lahko ena plast ogljikovih atomov absorbira 2,3% svetlobe . Je to veliko ali majhno? Pravzaprav gre za zelo močno absorpcijo svetlobe. Svetlobo lahko popolnoma absorbiramo s približno 50 plastmi grafena. To je težko za druge materiale. Toda grafen lahko, potrebujemo le eno plast, zaradi česar je zelo uporaben. Grafen ima zelo dobro toplotno prevodnost. Trenutno obstajata dva glavna načina toplotne prevodnosti. Eden se imenuje elektronska toplotna prevodnost, kar pomeni, da če je material zelo prevoden, je njegova toplotna prevodnost pogosto tudi zelo dobra, kot sta baker in aluminij. Obstaja pa še en material, ki se za toplotno prevodnost ne zanaša na električno prevodnost. Zanaša se na fonone, to je hitrost širjenja zvočnega valovanja. Pri grafenu lahko hitrost širjenja zvočnih valov doseže 22 km/s, zato ima zelo dobro toplotno prevodnost.