Википедия графен: Недопустимое название | Elite Dangerous Wiki

графен

графен

(англ. graphene)
— плоский слой sp²-гибридных атомов углерода толщиной в один атом, образующих гексагональную решетку; двумерная форма углерода.

Описание

Графен можно представить как одну атомарную плоскость графита, отделенную от объемного кристалла — плоскую сетку из шестиугольников, в вершинах которой находятся атомы углерода. Каждый из них имеет три соседа, на образование связей с которыми уходят три из четырех валентных электронов углерода. Четвертый электрон участвует в образовании -системы графенового листа, определяющей его электронные свойства.

Ранее считалось, что двумерные структуры не могут существовать в свободном состоянии вследствие высокой поверхностной энергии и должны превращаться в трехмерные, хотя и могут быть стабилизированы в результате нанесения на подложку. До 2004 г. получить их экспериментально не удавалось. Недавние же исследования показали, что существует целый класс двумерных кристаллов различного химического состава [2]. Сам графен удалось получить из графита именно с помощью стабилизации монослоев подложками. Благодаря слабому связыванию между графитовыми слоями удалось последовательно расщепить графит на все более тонкие слои с помощью липкой ленты, а затем, растворив ее, перенести графеновые фрагменты на кремниевую подложку. За эту работу А. К. Гейму и К. С. Новоселову в 2010 г. была присуждена Нобелевская премия. Среди других способов можно выделить: основанные на эпитаксиальном росте при термическом разложении карбида кремния, на эпитаксиальном росте на металлических поверхностях, а также на химическом раскрытии нанотрубок.

Интерес к графену основывается на его электронных свойствах. Так, в нем реализуется баллистический (т. е. практически без рассеяния) транспорт электронов, на характеристики которого подложка и окружающая среда влияют весьма слабо. Особенности зонной структуры графена обуславливают существование электронов и дырок с нулевой эффективной массой, которые проявляют квазирелятивистское поведение, описываемое уравнением Дирака. При этом графен проявляет аномальный квантовый эффект Холла, наблюдаемый даже при комнатной температуре. Исследования показывают, что графен также является перспективным материалом для спинтроники.

Свойства графена могут варьироваться под действием химической модификации [6]. Наиболее реакционноспособными являются края графеновых фрагментов, однако можно добиться и полной или частичной функционализации всего фрагмента. Например, графен может быть гидрирован до графана.

Среди уже реализованных всего за несколько лет прототипов перспективных устройств на основе графена можно упомянуть полевые транзисторы с баллистическим транспортом при комнатной температуре, газовые сенсоры с экстремальной чувствительностью [7], графеновый одноэлектронный транзистор [8], жидкокристаллические дисплеи и солнечные батареи с графеном в качестве прозрачного проводящего слоя [9], спиновый транзистор и многие другие.

Авторы

• Гольдт Илья Валерьевич
• Шляхтин Олег Александрович

Источники

1. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V. et al. // Science. 2004. V. 306. P. 666.
2. Novoselov K. S., Jiang D., Schedin F. et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. 2005. V. 102. P. 10451.
3. Geim A. K., Novoselov K. S. // Nature Mater. 2007. V. 6. P. 183.
4. Novoselov K. S., Geim A. K., Morozov S. V. et al. // Nature. 2005. V. 438. P. 197.
5. Zhang Y., Tan Y., Stormer H. L., Kim P. // Nature. 2005. V 438. P. 201.
6. Elias D.C., Nair R. R., Mohiuddin T.M.G. et al. // Science. 2009. V. 323. P. 610.
7. Schedin F., Geim A. K., Morozov S.V. et al. // Nature Mater. 2007. V. 6. P. 652.
8. Ponomarenko L. A., Schedin F., Katsnelson M. I. et al. // Science. 2008. V. 320. P. 356.
9. Blake P., Brimikombe P.D., Nair R. R. et al. // Nano Lett. 2008. V. 8. P. 1704.
10. Морозов С. В., Новоселов К. С., Гейм А. К. // Тезисы докл. II Межд. форума по нанотехнологиям Rusnanotech’09, 2009. С. 444.

Напишите нам

• А
• Б
• В
• Г
• Д
• Ж
• З
• И
• К
• Л
• М
• Н
• О
• П
• Р
• С
• Т
• У
• Ф
• Х
• Ц
• Ч
• Ш
• Э
• Я

• A
• B
• C
• D
• E
• F
• G
• H
• I
• J
• K
• L
• M
• N
• O
• P
• Q
• R
• S
• T
• U
• V
• W
• X
• Z

графен | это.

.. Что такое графен?

ТолкованиеПеревод

графен

Термин

графен

Термин на английском

graphene

Синонимы

Аббревиатуры

Связанные термины

графан, нанореактор, 2D, углеродные наноматериалы

Определение

Двумерная форма углерода, состоящая из монослоя его атомов, образующих гексагональную решётку. Графен можно представить как одну атомарную плоскость графита, отделенную от объемного кристалла.

Описание

Когда мы пишем карандашом, на бумаге остаются тонкие чешуйки графита. Некоторые, очень немногие из них имеют толщину всего несколько ангстрем и могут рассматриваться как отдельный моноатомный лист, отделенный от кристалла. Такая двумерная форма углерода называется графеном.

Ранее считалось, что двумерные кристаллы не могут существовать в свободном состоянии, и до 2004 года экспериментально обнаружить их не удавалось [1]. Недавние же исследования показали, что существует целый класс двумерных кристаллов различного химического состава [2]. Удивительно, что электроны в графене могут преодолевать субмикронные расстояния практически без рассеяния (баллистически), хотя пленка графена никак не защищена от окружающей среды. В то время, как электронные свойства традиционных материалов описываются уравнением Шредингера, электронный транспорт в графене описывается уравнением Дирака, и квазичастицы в графене подобны релятивистским частицам с нулевой массой покоя [3, 4].

Необычные электронные свойства данного материала [5] и возможность его химической модификации [6] делают графен многообещающим материалом для целого ряда областей микроэлектроники. Достаточно упомянуть первые, уже реализованные прототипы устройств на его основе: полевые транзисторы с баллистическим транспортом при комнатной температуре, газовые сенсоры с экстремальной чувствительностью [7], графеновый одноэлектронный транзистор [8], жидкокристаллические дисплеи и солнечные батареи с графеном в качестве прозрачного проводящего слоя [9], спиновый транзистор и многие другие.

Авторы

• Гольдт Илья Валерьевич, к.х.н.
• Шляхтин Олег Александрович, к.х.н.

Ссылки

1. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. et al. // Science — 306, 2004 — P. 666
2. Novoselov K.S., Jiang D., Schedin F. et.al. // Proc. Natl. Acad. Sci. — 102, 2005 — P. 10451
3. Novoselov K.S., Geim A.K., Morozov S.V. et al. // Nature — 438, 2005 — P. 197
4. Zhang Y., Tan Y., Stormer H.L. and Kim P. // Nature — 438, 2005 — P. 201
5. Geim A.K., Novoselov K.S.// Nature Mater. — 6, 2007 — P. 183
6. Elias D.C., Nair R.R., Mohiuddin T.M.G. et al. // Science — 323, 2009 — P. 610
7. Schedin F., Geim A.K., Morozov S.V. et al. // Nature Mater. — 6, 2007 — P. 652
8. Ponomarenko L.A., Schedin F., Katsnelson M.I. et al. // Science — 320, 2008 — P. 356
9. Blake P., Brimikombe P.D., Nair R.R. et al. // Nano Lett. 8, 2008 — P. 1704
10. Морозов С.В., Новоселов К.С., Гейм А.К. // тезисы II международного форума по нанотехнологиям Rusnanotech`09, 2009 — С. 444

Иллюстрации

Теги

углерод, 2D-кристалл

Разделы

Углеродные наноматериалы: наноалмазы, углеродные нанотрубки, фуллерены, графен

(Источник: «Словарь основных нанотехнологических терминов РОСНАНО»)

Энциклопедический словарь нанотехнологий. — Роснано.
2010.

Игры ⚽ Поможем сделать НИР

Синонимы:

слой

• графан
• двойной электрический слой

Полезное

Простая английская Википедия, бесплатная энциклопедия

Переключить оглавление

Из простой английской Википедии, бесплатной энциклопедии

Графен представляет собой сотовую решетку атомного масштаба, состоящую из атомов углерода.

Графен — одна из форм углерода. Подобно алмазам и графиту, формы (или «аллотропы») углерода имеют разную кристаллическую структуру, что придает им разные свойства. Графен является базовой двумерной (двумерной) формой ряда трехмерных аллотропов, таких как графит, древесный уголь, фуллерен и углеродные нанотрубки.

Термин графен был придуман как комбинация графита и суффикса «-ен» Ханнсом-Питером Бёмом, ^[1] , который описал однослойную углеродную фольгу в 1962 году. ^[2] Графен подобен сотовая структура или структура «куриной сетки», состоящая из атомов углерода и их связей. Графит представляет собой множество листов графена, сложенных вместе.

Три миллиона листов графена, сложенные в стопку для образования графита, будут иметь толщину всего один миллиметр.

Нобелевская премия по физике за 2010 год была присуждена сэру Андрею Гейму и сэру Константину Новоселову «за новаторские эксперименты в отношении двумерного материала графена». ^[3]

Одним из возможных применений являются графеновые суперконденсаторы.

Международная команда из Манчестерского университета изготовила мембрану из оксида графена. Они показали, что он блокирует многие газы и жидкости, но пропускает воду. Сэр Андре Гейм сказал: «Гелий трудно остановить. Он медленно просачивается даже через оконное стекло толщиной в миллиметр, но наши сверхтонкие пленки полностью блокируют его. В то же время вода беспрепятственно испаряется через них. Материалы не могут вести себя как-то странно. «. ^[4]

Мембраны из графена будут отличными пуленепробиваемыми материалами. Исследования показывают, что слой толщиной в атом поглощает удар лучше, чем сталь. Исследовательская группа предполагает, что объединение графена с одним или несколькими дополнительными материалами для формирования композита может стать шагом вперед. ^{[5] [6]}

1. Внутренняя структура

Внутренняя структура графеновой батареи очень похожа на структуру стандартной литий-ионной батареи. Есть 2 электрода и раствор электролита для обеспечения потока заряда. Разница в том, что один из электродов в батареях на основе графена, в основном катод, заменен гибридным композитным материалом (твердотельный металл + графен), используемым вместо стандартного твердотельного металла ^[7]

2. Преимущества

Меньшая, более тонкая батарея: Графен, являющийся двумерным материалом, представляет собой всего лишь один слой атомов. Чтобы лучше понять это, скажем, что когда вы складываете 3 миллиона слоев графена, вы получаете толщину 1 мм. Это означает, что графен позволит сделать смартфоны тоньше, чем когда-либо, и обеспечит больше места для дополнительной электроники, а также позволит разместить аккумуляторы большей емкости. ^[8]

Более высокая вместимость: Графен имеет более высокую энергоемкость для того же размера по сравнению с литий-ионными батареями. В то время как литий-ионные батареи, как известно, хранят до 180 Втч на килограмм, батареи на основе графена способны хранить до 1000 Втч на килограмм. Таким образом, графеновый аккумулятор того же размера имеет более высокую зарядную емкость, чем литий-ионные или другие обычно используемые батареи. ^[8]

Более быстрая зарядка: Графен является отличным проводником электричества. Его двумерная сотовая структура не оказывает никакого сопротивления потоку электронов. Таким образом, он может быстро заряжаться, а также обеспечивает большую выносливость по сравнению с ионно-литиевыми батареями. ^[7]

Изобретение графена привело к получению множества патентов на его практическое применение. ^[9] В 2013 году счет был:

1. Китайские организации: 2 204
2. юридическое лицо США: 1 754
3. Южнокорейские организации: 1 160
4. Организации Соединенного Королевства: 54

Южнокорейский гигант электроники Samsung выделяется как компания с наибольшим количеством патентов на графен. ^[9]

1. ↑ л.с. Бём, Р. Сеттон и Э. Штумпп (1994). «Номенклатура и терминология соединений интеркаляции графита». Чистая и прикладная химия . 66 (9): 1893–1901. дои: 10.1351/pac199466091893. S2CID 98227391.
2. ↑ л.с. Бем, А. Клаусс, Г. О. Фишер и У. Хофманн (1962). «Das Adsorbsverhalten sehr dünner Kohlenstoffolien». Zeitschrift für anorganische und allgemeine Chemie . 316 (3–4): 119–127. doi: 10.1002/zaac.19623160303. {{цитировать журнал}} : CS1 maint: несколько имен: список авторов (ссылка)
3. ↑ «Объявление Нобелевского фонда». Архивировано из оригинала 23 января 2012 г. Проверено 2 января 2012 г. . {{cite web}} : CS1 maint: bot: исходный статус URL неизвестен (ссылка)
4. ↑ BBC Science & Technology News BBC News — Чудо-материал графен может перерабатывать спиртное, говорится в исследовании
5. ↑ Rincon, Paul 2014. Графен обещает создать пуленепробиваемую броню. BBC News Наука и технологии. [1]
6. ↑ Lee, Jae-Hwang et al 2014. Динамическое механическое поведение многослойного графена при проникновении сверхзвукового снаряда. Наука . 346 (6213) 1092-1096. [2]
7. ↑ ^{7.0 7. 1} «Знакомство с графеновыми батареями». AZoNano.com . 2016-12-21. Проверено 30 ноября 2020 г. .
8. ↑ ^{8.0 8.1} «Сравнение графеновой батареи». Австралийская ассоциация производителей графена . 22 августа 2019 г. Проверено 30 ноября 2020 г. .
9. ↑ ^{9.0 9.1} Шукман, Дэвид 2013. Графен: всплеск патентов свидетельствует о глобальной гонке. BBC News Наука и окружающая среда . [3]

Что такое графеновое покрытие

Графеновое покрытие является довольно новым на рынке деталейной промышленности, вместо того, чтобы сосредоточиться на таких ингредиентах, как SiO2 или другие полимеры, основным ингредиентом является графен. Графен — это форма углерода, которая, как известно, очень долговечна и прочна при определенных обстоятельствах.

Содержание

• 1 Что является графеном
• 2 Применение покрытия графенового покрытия
• 3 Ниже приема графеновых покрытий
• 4 Основное различие между графеном и SIO2.

Что такое графен

Графен, также известный под названием графит, представляет собой отдельный лист графита. Графен с микроскопической поверхностью имеет невероятно большую площадь поверхности и состоит из множества шестиугольных колец, которые или соединены друг с другом. Известно, что вся конструкция очень прочная и долговечная. При правильных обстоятельствах он может сохранять гибкость, но при этом сопротивляться большим силам. Из-за очень плотно упакованных атомов углерода он очень стабилен и может использоваться во многих различных формах. Одним из популярных применений является придание прочности материалам, к которым он применяется. Углеродное волокно можно считать примером этого. Как нанослой, он достаточно мал, чтобы быть невидимым, и достаточно универсален, чтобы наноситься практически на любой материал/поверхность. Благодаря предсказуемому формированию поверхности его можно довольно легко отремонтировать. Свойство самовосстановления или самовосстановления в основном связано с добавлением воздействия углеродсодержащих молекул, таких как углеводороды (многие воски, такие как парафиновый воск, являются углеводородами). Это значительно упрощает уход за покрытием. Износ можно (теоретически) легко устранить, нанеся продукт, богатый углеводородами, который позволяет наноструктуре заживать и исправляться. Это свойство еще недостаточно тщательно проверено в мире детализации, чтобы окончательно сказать, поддерживают ли приспособления в автомобильной промышленности такое поведение. По-прежнему существует риск того, что в процессе превращения его в покрытие он потеряет определенные свойства.

Нанесение графенового покрытия

Продукты, предлагаемые в настоящее время на рынке, наносятся так же, как и покрытия SiO2. Поверхность необходимо тщательно подготовить и тщательно очистить. Любое загрязнение на поверхности может привести к тому, что покрытие не будет должным образом прилипать к поверхности. Подготовка поверхности, как правило, является ключом к характеристикам самого продукта.

Недостатки графеновых покрытий

Использование графена в покрытиях является относительно новым и все еще требует дальнейшей разработки, тестирования и практического опыта. Однако из-за свойств, которыми известен графен, можно предсказать некоторые недостатки использования этого нового материала. К ним относятся высокая стоимость, большая разница в характеристиках из-за разных концентраций материала, неизвестные последствия загрязнения поверхности во время нанесения и взаимосвязь между долговечностью и твердостью.
Из-за новых разработок графеновые покрытия часто дороже, чем обычные покрытия. Поскольку тема становится все более популярной, существует повышенный риск появления на рынке поддельного графенового покрытия. Другие производители также могут выбрать рецепт с более низкой концентрацией графена, что может привести к тому, что продукт будет работать хуже, чем рецепт с более высокой концентрацией. Что касается покрытий SiO2, распространено ошибочное мнение, что самые твердые покрытия являются самыми прочными. Это неверно, потому что твердость часто приводит к тому, что наноповерхность становится менее гибкой и, следовательно, более склонной к микроскопическим сколам и разрывам. Графен обладает способностью быть чрезвычайно прочным, но при этом гибким, что может привести к более низкому уровню твердости, хотя этот материал намного более долговечен, чем обычные (неграфеновые) покрытия. Поскольку шкала твердости H часто используется в маркетинге для продажи продукта, более низкая твердость может привести к потере популярности графенового покрытия.

Основное различие между графеновым покрытием и покрытием SiO2

Из-за того, что графеновое покрытие было предложено в течение короткого периода времени, трудно сказать, в чем разница между обоими покрытиями, в основном потому, что еще не ясно, как покрытие ведет себя при определенных условиях. ингредиенты добавляются в разном количестве. Также пока неясно, как различные условия играют роль в его работе. Тем не менее, можно предсказать, как некоторые свойства должны сравниться с покрытиями SiO2.

.

	Покрытие SiO2	Графеновое покрытие
Твердость	Возможно, тверже графена	Вероятно, менее твердый, чем SiO2
Применение	Должен быть таким же	Должен быть таким же
Долговечность при отсутствии обслуживания	Хорошо, должно хватить на год	Очень хорошо, может прослужить несколько лет
Долговечность при хорошем уходе	Хорошо, должно хватить на несколько лет	Очень хорошо, может прослужить много лет
Химическая стойкость	Имеет только очень низкие значения pH	Должен быть устойчивым к большинству (ко всем) химическим веществам
(сам) Исцеление	Практически отсутствует	Достаточно просто с подходящими продуктами
Стоимость	Приемлемо	Достаточно высокий уровень на момент написания
Простота использования	Должен быть таким же	Должен быть таким же
Заполнение дефектов	Должен быть таким же	Должен быть таким же
Универсальность	Приемлемая (окантовка, стекло, краска и т. д.)	В настоящее время только лакокрасочное покрытие
Эффект от нанесения воска или герметика сверху	Не требуется, но возможно	Не требуется, но может понадобиться для активации самовосстановления

Различные сопутствующие товары

• Детализация Разное

  Самый лучший шампунь

  На форумах по детейлингу и в социальных сетях часто спрашивают: «какой шампунь лучше». Конечно, между некоторыми продуктами и брендами есть разница, но важно знать, о чем вы спрашиваете. В этом руководстве я попытаюсь объяснить, в чем проблема с этим вопросом, если только он не задан более подробно….

• Направляющие

  В чем опасность для здоровья

  Детализация не лишена рисков. Вы работаете с химикатами или быстро движущимися машинами. Важно принимать во внимание собственную безопасность и осознавать риски для здоровья на работе. Подготовка является ключом к безопасности….

• Производители

  ValetPro

  ValetPro — английский производитель сопутствующих товаров. Хотя бренд предлагает очень широкий ассортимент продукции, его чистящие средства, вероятно, будут самыми популярными продуктами среди большинства автолюбителей…

• Производители

  Митчелл и Кинг

  Mitchell and King — британский производитель автомобильного воска и деталей. Они придерживаются мнения, что средства по уходу за автомобилем должны относиться к автомобилю с уважением и заботой….

• Производители

  Детализация Сэма

  Sam’s Detailing — английский производитель товаров для детейлинга, основанный в 2013 году и наиболее известный своим полностью черным дизайном и неформальным подходом. Одним из самых известных продуктов является керамический усилитель Sam’s Detailing…