Чи можуть графенові маски запобігти помутнінню

1. Механічні властивості Механічні властивості графену дуже сильні, його механічна міцність на розрив досягає 130 ГПа, що в 100 разів перевищує міцність сталі. Теоретично підраховано, якщо ефективна товщина з’єднання графену може досягати одного міліметра, він може витримати вагу слона. Звідки його сильні механічні властивості? Як ми сказали на початку, структура визначає властивості. Це двовимірна структура, і ланцюг між вуглецем і вуглецем дуже міцний. Навколо кожного вуглецю є три сусіди. Вуглецевий зв’язок, утворений цими трьома сусідами, дуже короткий і дуже міцний, що підтримує високі механічні властивості графену.

2. Електричні властивості Варто згадати його електричні властивості. Його рухливість електронів може досягати 200 000 см^2/Вс, що в сто разів більше, ніж у кремнію. Що таке рухливість електронів? Це означає, наскільки швидко можуть рухатися електрони в цьому матеріалі. Провідність матеріалу визначається двома факторами. Один — це швидкість руху електронів, а другий — кількість електронів. Можна уявити шосе. Яке обмеження швидкості на цьому шосе? Як швидко може їхати автомобіль? Кількість машин, що курсують по ній, визначає пропускну здатність цієї магістралі. Тож у виробництві електронних пристроїв ми часто сподіваємося мати високу потужність, щоб можна було прискорити обчислювальну швидкість пристрою. По-друге, його допуск щільності струму дуже великий. Наприклад, у нас є широко використовуваний дріт, такий як металевий дріт, мідний дріт. Пропускаємо струм. Якщо напруга зростає, а сила струму зростає до певної межі, струм спалить мідний дріт. Але здатність графену протистояти горінню дуже висока, вона може досягати 1 мільйона разів більше, ніж у міді! Якщо ми використовуємо графен як провідник, вага провідника може бути значно зменшена. Недавнє відкриття показує, що якщо двошаровий графен повернути під кутом, виникне деяка надпровідність. Однак він має недолік в електричних властивостях, яким є нульова ширина забороненої зони. Енергетична зона [4] пов'язана з існуванням напівпровідника. Якщо ця смуга енергії підходить, це хороший напівпровідник. Оскільки графен має нульову енергетичну смугу, він не є напівпровідником, а є металевою властивістю, тому все ще важко створювати електронні пристрої. Вчені долають проблеми, спричинені цими смугами нульової енергії.

3. Щільність і велика питома поверхня Графен є дуже щільним матеріалом. Оскільки його зв’язки дуже короткі, відстань між атомами дуже близька, лише 0,142 нм. Іншими словами, навіть маленькі молекули та атоми, такі як водень і гелій, не можуть пройти через нього. Це дуже хороший бар'єрний матеріал з питомою поверхнею 2630 м^2/г, що означає, що його площа дуже велика. Давайте подивимося на середнє зображення, яке являє собою піноподібну структуру з графену. Він може підтримувати себе, але він дуже легкий. Ми поставили його на траву собачого хвоста, і трава собачого хвоста, здається, не має жодних структурних змін. Ми можемо використовувати ці графени для виготовлення деяких фільтруючих матеріалів. Відкриваючи в них маленькі отвори контрольованого розміру, ми можемо розділяти різні гази чи рідини. Наприклад, відділення солі в морській воді та виділення кисню та азоту в повітрі.

4. Властивості світла та тепла Властивості світла в графені, оскільки існує лише одне джерело вуглецю, лише один шар атомів вуглецю, його пропускна здатність може досягати 97,7%, що означає, що один шар атомів вуглецю може поглинати 2,3% світла . Це великий чи маленький? Фактично, це дуже сильне поглинання світла. Ми можемо повністю поглинати світло за допомогою приблизно 50 шарів графену. Це складно для інших матеріалів. Але графен може, нам потрібен лише один його шар, що робить його дуже корисним. Графен має дуже хорошу теплопровідність. В даний час існує два основних способи теплопровідності. Один з них називається електронною теплопровідністю, тобто якщо матеріал має високу теплопровідність, його теплопровідність часто також дуже добра, як-от мідь і алюміній. Але є інший матеріал, для якого теплопровідність не залежить від електропровідності. Він залежить від фононів, тобто швидкості поширення звукової хвилі. У графені швидкість поширення звукової хвилі може досягати 22 км/с, тому він має дуже хорошу теплопровідність.