نظرة عامة على خصائص الجرافين

الجرافين عبارة عن طبقة رقيقة ثنائية الأبعاد من ذرات الكربون مرتبة في شبكة سداسية الشكل. إنه اللبنة الأساسية للجرافيت (الذي يستخدم ، من بين أشياء أخرى ، في نصائح القلم الرصاص). الجرافين مادة رائعة تتمتع بقدر هائل من الخصائص المذهلة التي تكسبها لقب "مادة عجيبة".

من بين الخصائص الرائعة للجرافين السلوكيات الميكانيكية والحرارية والكهربائية والبصرية الفريدة. لاحظ أن معظم هذه الميزات تتعلق بأوراق الجرافين المثالية والبكر. يمكن أن تؤدي العيوب في الجرافين (التي ينشأ بعضها من عمليات الإنتاج أو من نقاط الاتصال للعديد من رقائق الجرافين الأصغر "المُجمعة معًا" ، على سبيل المثال) إلى جعل الجرافين أضعف وبخصائص مختلفة تمامًا. ومع ذلك ، يمكن أن تؤدي العيوب في الواقع إلى خصائص جديدة ومختلفة تجعل الجرافين أكثر ملاءمة لتطبيقات معينة!

خلايا الجرافين السوبر

الخصائص الفيزيائية / الميكانيكية

يُعد الجرافين أحد أنحف المواد في العالم - حيث يبلغ سمك ذرة كربون واحدة فقط (حوالي 0.34 نانومتر). كما تم التعرف عليها على أنها أصعب مادة ثنائية الأبعاد - أصعب بكثير من الفولاذ أو الماس من نفس الأبعاد. يمتلك الجرافين قوة شد (أقصى إجهاد يمكن أن تتحمله المادة أثناء شدها أو سحبها قبل الانهيار أو الانكسار) تزيد عن 1 Tpa. هناك مادة واحدة فقط قد تكون أقوى من الجرافين - كاربين ، وهي سلسلة من ذرات الكربون ، وهي أساسًا شريط غرافين بعرض ذرة واحدة. بالرغم من ذلك ، يصعب تخليق كاربين.

بطارية الجرافين سوبر كاباسيتور

الجرافين خفيف - يزن 0.77 ملليجرام فقط لكل متر مربع. نظرًا لأنها عبارة عن لوح ثنائي الأبعاد واحد ، فإنها تحتوي على أعلى مساحة سطح بين جميع المواد. عندما تُترك لوحدها ، فإن صفائح الجرافين سوف تتكدس وتشكل الجرافيت ، وهو أكثر أشكال الكربون ثلاثية الأبعاد ثباتًا في ظل الظروف العادية.

تتميز أوراق الجرافين بالمرونة ، وفي الواقع يعتبر الجرافين أكثر البلورات قابلية للتمدد - يمكنك شدها حتى 20٪ من حجمها الأولي دون كسرها. أخيرًا ، الجرافين المثالي أيضًا غير منفذ بدرجة كبيرة ، وحتى ذرات الهيليوم لا يمكنها المرور من خلاله.