Что такое графен?

Что такое графен?

Графен — это листообразный материал, состоящий полностью из атомов углерода.

Атомы углерода связываются друг с другом, образуя гексагональную сотовую структуру, которая простирается в двух измерениях. Поскольку он не упорядочен в направлении высоты, его толщина равна толщине одного атома углерода. В результате он очень тонкий и прозрачный.

Применение графена

Графен используется в широком спектре областей благодаря своей прозрачности и превосходной термоэлектрической и электропроводности.

1. Электроника

Чрезвычайно тонкие и прозрачные свойства графена делают его пригодным для использования в дисплеях. Графен также имеет самую высокую скорость переноса электронов среди всех материалов при комнатной температуре. Поэтому также ожидаются его применения в прозрачных сенсорных панелях, проводящих пленках и солнечных батареях. Кроме того, его химическая стойкость и термостойкость привлекают внимание как замена кремнию и другим материалам.

2. Волокно

Графен сам по себе трудно перерабатывать в волокна, но разработка волокон, содержащих графен, ведется. Ожидается, что волокна, содержащие графен, будут использоваться в качестве новых материалов в различных отраслях промышленности, поскольку они имеют функции, аналогичные функциям графена. В швейной промышленности, в частности, графен привлекает внимание, поскольку он полностью удовлетворяет функциям, требуемым для одежды.

Принцип графена

Графен является проводящим, потому что электроны, занимающие 2pz-орбитали атомов углерода, могут свободно перемещаться в плоскости. Каждый атом углерода имеет четыре валентных электрона. Три из этих валентных электронов распределены по sp2-гибридным орбиталям (орбитали в направлении листа), а оставшийся один распределен по 2pz-орбитали (орбитали, перпендикулярной листу).

Валентные электроны, занимающие 2pz-орбитали, являются свободными электронами и могут свободно перемещаться внутри графена. Это делает графен отличным электрическим проводником.

Другая информация о графене

1. Как изготавливается графен

Графен, предмет Нобелевской премии по физике 2010 года, можно изготовить, просто прикрепив ленту к графиту, который состоит из слоев атомов углерода, а затем сняв ленту, чтобы собрать графен, прикрепленный к поверхности ленты.

В отличие от прежнего физического метода изготовления графена, метод химического осаждения из паровой фазы (CVD) — это способ его изготовления химическим путем. Графен можно получить путем химической реакции метана, водорода и аргона на нагретой подложке.