¿Para qué se utiliza el grafeno?
Pregunta 2: ¿Para qué se utiliza el grafeno? Durante mucho tiempo se ha considerado que el grafeno es una estructura hipotética que no puede existir por sí sola. Hasta 2004, el físico Andre? ¿Haim y Constantino? Novoselos separó con éxito el grafeno del grafito en experimentos, demostrando que puede existir por sí solo. Ambos ganaron el Premio Nobel de Física de 2010 por "experimentos pioneros con materiales de grafeno bidimensional".
Al grafeno se le llama “oro negro”. Los datos muestran que el grafeno es el material más delgado conocido, con sólo 0,34 nm de espesor e invisible a simple vista. El diámetro de un cabello humano es aproximadamente igual al espesor de 100.000 capas de grafeno. Debido a su estructura especial, actualmente es el más duro y delgado del mundo, y también tiene gran tenacidad, conductividad eléctrica y conductividad térmica. Es un material alternativo ideal y se considera que traerá una revolución material en muchos campos, como los semiconductores, la energía fotovoltaica, las baterías de litio, la industria aeroespacial, militar, LED, pantallas táctiles, etc.
Pregunta 3: ¿Qué es el grafeno? ¿De qué sirve? El grafeno tiene una amplia gama de usos, pero actualmente no hay muchas aplicaciones de calefacción en China. La tecnología de Wang En es la primera de su tipo en China, y las rodilleras y cinturas de grafeno desarrolladas también son muy maduras.
Pregunta 4: ¿Para qué sirve el grafeno? El grafeno es actualmente un material popular, y sus usos también vienen determinados por sus propiedades. En primer lugar, el grafeno no sólo es el material más delgado conocido, sino que también es extremadamente fuerte y rígido. En segundo lugar, como sustancia simple, puede transportar electrones más rápido que los conductores conocidos a temperatura ambiente.
Según los científicos, las materias primas de grafito se encuentran fácilmente en la Tierra, y el grafeno es la sustancia más fuerte conocida por la humanidad y tendrá muchas perspectivas de desarrollo fascinantes. No solo puede desarrollar y fabricar materiales para aviones ultraligeros, finos como el papel, sino también crear chalecos antibalas súper resistentes e incluso abrir una puerta para que Alibaba fabrique cables de ascensores espaciales. Investigadores estadounidenses dicen que uno de los mayores obstáculos para un ascensor espacial es cómo construir un cable de 23.000 millas de largo lo suficientemente fuerte como para conectarse desde la Tierra a un satélite espacial. ¡Los científicos estadounidenses han confirmado que el grafeno, el material más resistente de la Tierra, es perfectamente adecuado para fabricar cables de ascensores espaciales! Llevar un ascensor espacial al espacio será mucho más barato que hacerlo en un cohete. La NASA ha ofrecido anteriormente una recompensa de 4 millones de dólares para alentar a los científicos a inventar materiales resistentes para fabricar cables de ascensores espaciales.
Producir superordenadores en lugar de silicio
Los científicos han descubierto que el grafeno sigue siendo el mejor material conductor conocido actualmente. Esta propiedad del grafeno es especialmente adecuada para circuitos de alta frecuencia. Los circuitos de alta frecuencia son el líder de la industria electrónica moderna. Algunos dispositivos electrónicos, como los teléfonos móviles, deben utilizar frecuencias cada vez más altas a medida que los ingenieros intentan introducir más y más información en la señal. Sin embargo, cuanto mayor es la frecuencia de funcionamiento de los teléfonos móviles, mayor es la generación de calor, por lo que la promoción de altas frecuencias está muy restringida. Gracias a la aparición del grafeno, las perspectivas de desarrollo de la mejora de alta frecuencia parecen ilimitadas. Esto hace que tenga un enorme potencial de aplicación en el campo de la microelectrónica. Los investigadores incluso están considerando el grafeno como un sustituto del silicio que podría utilizarse para producir futuras supercomputadoras.
Sensores fotónicos
El grafeno también podría aparecer en el mercado más amplio como sensores fotónicos para detectar información transportada por fibras ópticas. Hoy en día, el silicio sigue desempeñando este papel, pero la era del silicio parece estar llegando a su fin. De junio a octubre del año pasado, un equipo de investigación de IBM reveló por primera vez el fotodetector de grafeno que desarrollaron. A continuación, la gente debe esperar con ansias las células solares basadas en grafeno y las pantallas de cristal líquido. Debido a que el grafeno es transparente, los electrodos fabricados con grafeno tienen una mejor transmisión de luz que otros materiales.
Otras aplicaciones
El grafeno también se puede utilizar en transistores, pantallas táctiles, secuenciación de genes y otros campos, y se espera que ayude a los físicos a lograr nuevos avances en el campo de la investigación de la física cuántica.
Investigadores en China descubrieron que las células bacterianas no podían crecer en el grafeno, mientras que las células humanas no sufrían daños. El grafeno se puede utilizar para fabricar vendajes, envases de alimentos e incluso camisetas antibacterianas. Las células fotoelectroquímicas hechas de grafeno pueden reemplazar a los diodos emisores de luz orgánicos a base de metal, porque el grafeno también puede reemplazar a los electrodos tradicionales de grafito metálico en las lámparas y es más fácil de reciclar. Este material puede usarse no sólo para desarrollar materiales para aviones ultraligeros que sean tan delgados como el papel, sino también para crear chalecos antibalas ultrarresistentes e incluso hacer realidad el ascensor espacial de 23.000 millas de largo soñado por los científicos.
Características del grafeno
Transporte de electrones
Diagrama esquemático de la estructura del grafeno Antes del descubrimiento del grafeno, la mayoría (si no todos) los físicos creían que la inflación termodinámica no cae. No permitir que exista ningún cristal bidimensional a temperaturas finitas. Por lo tanto, su descubrimiento conmocionó inmediatamente a la comunidad de física de la materia condensada. Aunque tanto los círculos teóricos como los experimentales creen que una estructura bidimensional perfecta no puede existir de manera estable en un cero no absoluto, se ha preparado grafeno de una sola capa en experimentos. Esto puede atribuirse a distorsiones microscópicas del grafeno a nivel nanométrico.
El grafeno también exhibe un comportamiento Hall cuántico entero anómalo. La conductancia Hall = 2e2/h, 6e2/h, 10e2/h... es un múltiplo impar de la conductancia cuántica y se puede observar a temperatura ambiente. Los científicos explican este comportamiento porque "en el grafeno los electrones obedecen a la mecánica cuántica relativista y no hay masa en reposo".
Conductividad eléctrica
La estructura del grafeno es muy estable y, hasta el momento, los investigadores no han encontrado ningún átomo de carbono que falte en el grafeno. Las conexiones entre los átomos de carbono del grafeno son muy flexibles. Cuando se aplica una fuerza mecánica externa, la superficie de los átomos de carbono...>;& gt
Pregunta 5: ¿Para qué sirve el grafeno? ¿Hay muchos usos? El grafeno tiene muchos usos. El grafeno, como nuevo nanomaterial con la conductividad eléctrica y térmica más fina, más fuerte y más fuerte, se llama "oro negro" y es el "rey de los nuevos materiales". Los científicos incluso predicen que el grafeno "cambiará por completo el siglo XXI".
Pregunta 6: ¿Cuáles son las aplicaciones del grafeno en dispositivos nanoelectrónicos?
En 2005, el grupo de investigación Geim [3 J y el grupo de investigación H de Kim descubrieron que el grafeno tiene una movilidad de portador muy alta (alrededor de 10 am/V?s), que se ve afectada por la temperatura y los efectos del dopaje. tiene menos impacto y exhibe propiedades de transmisión balística a escala submicrónica a temperatura ambiente (hasta 0,3 m a 300 K). Esta es la ventaja más destacada del grafeno como dispositivo nanoelectrónico, lo que lo convierte en un candidato muy atractivo en el campo de la ingeniería electrónica. Se hacen posibles los tubos de efecto de campo balístico a temperatura ambiente. Una mayor velocidad de Fermi y una menor resistencia de contacto ayudan a reducir aún más el tiempo de conmutación del dispositivo, y las características de respuesta operativa de frecuencia ultraalta son otra ventaja significativa de los dispositivos electrónicos basados en grafeno. Además, el grafeno mantiene una buena estabilidad y propiedades eléctricas incluso cuando se reduce a la escala nanométrica, lo que permite explorar dispositivos de un solo electrón.
Producir superordenadores en lugar de silicio
Los científicos han descubierto que el grafeno sigue siendo el mejor material conductor conocido actualmente. Esta propiedad del grafeno es especialmente adecuada para circuitos de alta frecuencia. Los circuitos de alta frecuencia son el líder de la industria electrónica moderna. Algunos dispositivos electrónicos, como los teléfonos móviles, deben utilizar frecuencias cada vez más altas a medida que los ingenieros intentan introducir más y más información en la señal. Sin embargo, cuanto mayor es la frecuencia de funcionamiento de los teléfonos móviles, mayor es la generación de calor, por lo que la promoción de altas frecuencias está muy restringida. Gracias a la aparición del grafeno, las perspectivas de desarrollo de la mejora de alta frecuencia parecen ilimitadas. Esto hace que tenga un enorme potencial de aplicación en el campo de la microelectrónica. Los investigadores incluso están considerando el grafeno como un sustituto del silicio que podría utilizarse para producir futuras supercomputadoras.
Sensores fotónicos
El grafeno también podría aparecer en el mercado más amplio como sensores fotónicos para detectar información transportada por fibras ópticas. Hoy en día, el silicio sigue desempeñando este papel, pero la era del silicio parece estar llegando a su fin. De junio a octubre del año pasado, un equipo de investigación de IBM reveló por primera vez el fotodetector de grafeno que desarrollaron. A continuación, la gente debe esperar con interés las células solares basadas en grafeno y las pantallas de cristal líquido. Debido a que el grafeno es transparente, los electrodos fabricados con grafeno tienen una mejor transmisión de luz que otros materiales. [2]
Secuenciación electrónica de genes
Debido a que el espesor del grafeno conductor es menor que la distancia entre bases adyacentes en la cadena de ADN, y hay electrones entre las cuatro bases en el ADN. Se espera que las huellas dactilares y el grafeno permitan realizar una tecnología de secuenciación electrónica de genes directa, rápida y de bajo coste.
[4][5]
Reducir el ruido
IBM anunció que produjo con éxito una prueba de un nuevo transistor superponiendo dos capas de "grafeno" equivalentes a una sola capa atómica de grafito. y descubrió que la 1/f única de los nanocomponentes se puede reducir considerablemente. El grafeno, el mismo transistor, se produjo con éxito en una prueba, pero contrariamente a lo esperado, se descubrió que el ruido se puede controlar en gran medida. El ruido está controlado por la fuerte unión de electrones creada entre las dos capas de grafeno. ruido.
Otras aplicaciones
El grafeno también se puede utilizar en transistores, pantallas táctiles, secuenciación de genes y otros campos, y se espera que ayude a los físicos a lograr nuevos avances en el campo de la investigación de la física cuántica. Investigadores en China descubrieron que las células bacterianas no podían crecer en el grafeno, mientras que las células humanas no sufrían daños. El grafeno se puede utilizar para fabricar vendajes, envases de alimentos e incluso camisetas antibacterianas. Las células fotoelectroquímicas hechas de grafeno pueden reemplazar a los diodos emisores de luz orgánicos a base de metal, porque el grafeno también puede reemplazar a los electrodos tradicionales de grafito metálico en las lámparas y es más fácil de reciclar. Esta sustancia se puede utilizar no sólo para desarrollar y fabricar materiales para aviones ultraligeros tan finos como el papel, sino también para fabricar chalecos antibalas superresistentes e incluso hacer realidad el ascensor espacial de 23.000 millas de largo soñado por los científicos.
Pregunta 7: ¿Cuál es la función del grafeno y para qué sirve? ¡Miel! El grafeno es esencialmente un buen conductor transparente y también es adecuado para fabricar pantallas táctiles transparentes, paneles ópticos e incluso células solares.
Pregunta 8: Grafeno Usos funcionales del grafeno: 1. Fabricación de la próxima generación de supercomputadores. El grafeno es el mejor material conductor conocido actualmente y es especialmente adecuado para circuitos de alta frecuencia. El grafeno se convertirá en una alternativa al silicio y podrá utilizarse para producir futuras supercomputadoras, lo que les permitirá funcionar más rápido y consumir menos energía. 2. Fabricar cables para el "ascensor espacial". Los científicos imaginan un futuro en el que los satélites espaciales estarán conectados a la Tierra mediante cables. En ese momento, los satélites se convertirán en cometas con cables. Ahora los científicos finalmente han encontrado un material especial con el que se pueden fabricar estos cables espaciales. Esto es grafeno. 3. Puede utilizarse como material de visualización de cristal líquido. El grafeno es un conductor "transparente" que puede usarse para reemplazar los actuales materiales de visualización de cristal líquido y para fabricar pantallas de computadoras, televisores y teléfonos móviles de próxima generación. 4. Crear una nueva generación de células solares. La película conductora transparente de grafeno es muy transparente a todos los rayos infrarrojos, incluidos los infrarrojos medio y lejano, y es el material más ideal para una nueva generación de células solares con una eficiencia de conversión extremadamente alta. 5. Fabricar sensores fotónicos. El año pasado, entre junio y octubre de 2018, un equipo de investigación de IBM demostró por primera vez su fotodetector de grafeno. 6. Fabricación de productos médicos de desinfección y envases para alimentos. Investigadores en China descubrieron que las células bacterianas no podían crecer en el grafeno, mientras que las células humanas no sufrían daños. Esta propiedad del grafeno se puede utilizar para fabricar vendajes, envases de alimentos, ropa antibacteriana, ropa de cama, etc. 7. Crear “nuevos metamateriales”. El grafeno está compuesto de plástico y es un nuevo tipo de plástico ultrafino, ultrasuave y ultraligero. 8. El grafeno es adecuado para fabricar pantallas táctiles transparentes y paneles transparentes. 9. Fabricación de circuitos integrados de transistores. El grafeno puede sustituir al silicio como material básico para los transistores de frecuencia ultraalta de próxima generación y se utiliza ampliamente en circuitos integrados de alto rendimiento y nuevos dispositivos nanoelectrónicos. 10. Se crearon materiales para aviones ultraligeros, tan finos como el papel, y chalecos antibalas superresistentes, que tienen aplicaciones militares.
Pregunta 9: ¿Para qué sirve el grafeno? El grafeno tiene una amplia gama de aplicaciones. De acuerdo con las características ultrafinas y ultrafuertes del grafeno, el grafeno se puede utilizar ampliamente en diversos campos, como chalecos antibalas ultraligeros, materiales para aviones ultrafinos y ultraligeros, etc. Debido a su excelente conductividad, también tiene un gran potencial de aplicación en el campo de la microelectrónica. El grafeno podría convertirse en una alternativa al silicio para fabricar transistores ultrapequeños.
Pregunta 10: ¿Cuáles son los usos del grafeno? El grafeno tiene una amplia gama de usos, pero actualmente no hay muchas aplicaciones de calefacción en China. La tecnología de Wang En es la primera de su tipo en China, y las rodilleras y cinturas de grafeno desarrolladas también son muy maduras.