¿Qué materias primas se pueden utilizar para producir grafeno?
(2)Campos de aplicación:
Agregar 1% de grafeno al plástico puede hacer que el plástico tenga buena conductividad; agregar una milésima parte de grafeno puede mejorar la conductividad del plástico en 30 grados Celsius; resistencia al calor. Sobre esta base, se pueden desarrollar nuevos materiales finos, ligeros, dúctiles y superresistentes para su uso en la fabricación de automóviles, aviones, satélites, etc.
Con el avance gradual de la producción en masa y los problemas de gran tamaño, el ritmo de la aplicación industrial del grafeno se está acelerando. Según los resultados de las investigaciones existentes, las primeras áreas en las que se realizarán aplicaciones comerciales podrían ser los dispositivos móviles, el sector aeroespacial y las baterías de nuevas energías.
Las pantallas flexibles han atraído mucha atención en el Consumer Electronics Show y se han convertido en la tendencia de desarrollo de las pantallas de dispositivos móviles en el futuro.
Por otro lado, las baterías de nueva energía son también las primeras áreas importantes para la comercialización del grafeno.
Debido a su alta conductividad, alta resistencia y características ultrafinas, el grafeno tiene excelentes ventajas de aplicación en las industrias aeroespacial y militar. El grafeno también desempeñará un papel más importante en aplicaciones potenciales, como materiales para aviones ultraligeros.
1. Tráfico electrónico:
Antes del descubrimiento del grafeno, la mayoría (si no todos) los físicos creían que las fluctuaciones termodinámicas no permitían que existiera 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.
2. 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 se dobla y deforma, de modo que los átomos de carbono no tienen que reorganizarse para adaptarse a la fuerza externa y la estructura es estable. Esta estructura reticular estable permite que los átomos de carbono tengan una excelente conductividad eléctrica. Cuando los electrones del grafeno se mueven en órbita, no se dispersarán debido a defectos de la red o a la introducción de átomos extraños. Debido a que las fuerzas interatómicas son fuertes, incluso si los átomos de carbono circundantes chocan a temperatura ambiente, la interferencia de los electrones en el grafeno es muy pequeña.
3. Conductividad térmica:
El grafeno tiene una conductividad térmica muy alta y se ha recomendado en los últimos años para la disipación del calor. La incorporación de grafeno o varias capas de grafeno en un disipador de calor puede reducir significativamente las temperaturas de los puntos calientes locales. Un estudio de la Universidad de California demuestra que el grafeno conduce el calor mejor que los nanotubos de carbono. La película compuesta flexible de fibra de carbono y grafeno altamente conductora térmicamente del Instituto Shanxi de Química del Carbón de la Academia de Ciencias de China tiene un espesor controlable de 10 a 200 micrones y una conductividad térmica a temperatura ambiente de hasta 977 W/m2. k, la resistencia a la tracción supera los 15 MPa.
La conductividad térmica de los nanotubos de carbono ordinarios puede alcanzar más de 3000 W/mK. La conductividad térmica de varios metales es relativamente alta, como plata, cobre, oro, aluminio, etc., mientras que la conductividad térmica de los nanotubos de carbono ordinarios puede alcanzar más de 3000 W/mK. grafeno de una sola capa La conductividad puede alcanzar los 5300 W/mK, y algunos estudios incluso muestran que su conductividad térmica llega a los 6600 w/MK.
Debido a su excelente conductividad térmica, se espera que el grafeno se utilice como material de disipación de calor en futuros circuitos integrados a muy gran escala. En comparación con el grafeno puro, el grafeno (RGOx) con una conductividad térmica relativamente baja (0,14 ~ 2,87 W/MK) se obtuvo reduciendo y exfoliando óxido de grafito. Su conductividad térmica está estrechamente relacionada con el grado de oxidación del óxido de grafito, porque incluso después del tratamiento de reducción térmica, las escamas de RGOx todavía están oxidadas. La conductividad térmica puede estar relacionada con defectos como grupos funcionales químicos residuales y daños a los anillos de carbono de seis miembros. La oxidación de la estructura química provoca defectos en la red que dificultan la conducción del calor.
4. Propiedades mecánicas
El grafeno es la sustancia más fuerte conocida por la humanidad, más dura que el diamante y 100 veces más resistente que el mejor acero del mundo. Físicos de la Universidad de Columbia realizaron un estudio exhaustivo de las propiedades mecánicas del grafeno. Durante el experimento, seleccionaron como objetos de investigación algunas partículas de grafeno con un diámetro de 10 a 20 micrones. Los investigadores primero colocaron estas muestras de grafeno en una delgada placa de cristal con agujeros perforados en la superficie, con un diámetro de entre 1 y 1,5 micrones. Luego utilizaron una sonda hecha de diamante para aplicar presión al grafeno colocado sobre los agujeros para probar su resistencia.
5. Propiedades químicas:
Nuestro conocimiento actual de la química del grafeno es que el grafeno puede adsorber y desorber varios átomos y moléculas similares a las superficies de grafito. Desde una perspectiva de la química de superficies, las propiedades del grafeno son similares a las del grafito y pueden usarse para inferir las propiedades del grafeno. La química del grafeno puede tener muchas aplicaciones potenciales; sin embargo, un obstáculo que debe superarse para que las propiedades químicas del grafeno reciban una atención generalizada es la falta de muestras adecuadas para los métodos químicos tradicionales.