石墨烯是石墨嘛_ 石墨烯有什么奥秘?它很常见,1克足以覆盖1个足球场

21世纪以来石墨烯成为研究新材料的重点,许多科学家对石墨烯很感兴趣,不断开发各种石墨烯概念产品,我们首先通过一个实验了解石墨烯是什么。

铅笔中有软石墨棒,软石墨棒是由牢固结合的原子层构成的碳,这些原子层在范德华力的作用下非常脆弱地结合在一起。 沿着纸拖铅笔,石墨薄层就会磨掉留在上面。

我们可以看到原子厚度薄的石墨层。 用这样的铅笔写或标记的话,石墨烯的斑点很少,但只有原子的厚度,所以这样的石墨层是我们听到的石墨烯!

石墨烯与石墨、金刚石的关联在物理教科书中,已知碳以两种不同的形式存在。 也就是说,同素异形体是石墨(铅笔芯中常见)和金刚石。 出乎意料的是,这两种根本不同的材料都是用同一个碳原子连接起来的。

那么,石墨为什么与金刚石不同呢?石墨是其他材料和石墨混合的,而金刚石是由单一碳原子构成的物质,因此在纯度上比石墨更坚固。 我们在日本上学只是停留在这里就没有石墨烯的出现,那是勤奋的探索精神。 1985年,发现了用碳原子数为60个的橄榄球状笼子制作的碳原子数平均的极薄中空管和鼓状石墨烯。

石墨烯通过观察众所周知的固体材料,发现许多原子规则排列,不断重复三维结构,但原子之间没有看不见的键,而是固定的。 金刚石和石墨具有完全不同的结构,但金刚石中原子与三维四面体结合强,石墨中原子与二维层结合强,二维层在这些层上固定在相对较弱的上下位置。

图左:金刚石具有基于重复四面体的坚固三维系统。 红色斑点是碳原子,灰色的线是连接它们的结合。 (虽然不会显示按键,但可以这样绘制,因此更加容易显示。 中所述情节,对概念设计中的量体体积进行分析

图右:基于紧密结合的六边形层,石墨结构相当弱。 这些层在范德华力的作用下相互薄弱地连接着。

石墨烯是单层石墨。 其晶体结构是二维的。 换句话说,石墨烯原子就像桌子上的台球一样平放着。 像石墨一样,各层的石墨烯由碳的六边形的“环”构成,呈蜂窝状的外观。 由于这些层本身只有一个原子高度,为了使石墨烯达到1毫米的厚度需要层叠约300万个!

因此,具有原子厚度的石墨烯是非常轻的物质,显然我们可以分布一克石墨烯,复盖足球场大小的面积,尽管没有人,我们还是可以计算,复盖国土面积的石墨烯

石墨烯的特征强度:石墨烯比金刚石硬度强! 石墨烯是至今发现的最坚固的材料,被认为比钢强200倍。 值得注意的一点是,它坚硬而有弹性,可以伸长到原来长度的20~25%的惊人长度。 因为石墨烯的碳原子平面比较容易弯曲,不分裂。 我们利用这一特点制造复合材料,可用于汽车制造及其他用途,实现更环保的节能。

电导率:石墨烯电池一定知道利用石墨烯的电导率。 石墨烯扁平六边形晶格对电子的阻抗相对较小,电子快速、易于通过电子,优于超导体的通电性能。 由于其优良的防渗特性和体积结构,电池更小,蓄电量多,比普通锂电池更环保。

电子特性:电导率只是用比较粗糙的方法将电从一个地方“输送”到另一个地方。 石墨烯可以搭载控制带电的电子流,如果处理器使用石墨烯,电子就像光子一样通过石墨烯,速度可能更快,我们可以更快地发展到6G时代。

光学性质:通常物体越薄越可能透明,石墨烯也同样,原子厚度薄的石墨烯几乎完全透明,其透光率约为97-98%。 但是我想记住石墨烯也是魔法的导电体。 结合这一性质,可以制造出窗玻璃也能发电的环境保护材料。

石墨烯的未来

尽管石墨烯的这些特点得到了证实,但仍需要解决许多技术问题并投入生产,石墨烯是环保材料,对我们的环境有很大的提高和改造,相信不久的将来大部分是石墨烯参与的结构。 对于这个看法你有什么见解?

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