Обзор свойств графена

Графен представляет собой тонкий двумерный слой атомов углерода, расположенных в гексагональной решетке. Это основной строительный блок графита (который используется, среди прочего, в наконечниках карандашей). Графен — замечательное вещество с огромным количеством удивительных свойств, благодаря которым его называют «чудо-материалом».

Среди замечательных свойств графена — уникальные механические, тепловые, электрические и оптические свойства. Обратите внимание, что большинство этих особенностей относятся к идеальным, нетронутым графеновым листам. Дефекты в графене (некоторые из которых связаны с производственными процессами или, например, с точками соединения нескольких более мелких чешуек графена, «сшитых вместе») могут сделать графен более слабым и с совершенно другими свойствами. Дефекты, однако, на самом деле могут приводить к новым и другим свойствам, которые делают графен более подходящим для определенных приложений!

Графеновые суперячейки

Физические/механические свойства

Графен — один из самых тонких материалов в мире — его толщина составляет всего один атом углерода (около 0,34 нм). Он также признан самым прочным 2D-материалом — намного тверже стали или алмаза тех же размеров. Графен имеет предел прочности на растяжение (максимальное напряжение, которое материал может выдержать при растяжении или растяжении до разрушения или разрыва) более 1 ТПа. Есть только один материал, который может быть прочнее графена, — карбин, представляющий собой цепочку атомов углерода, в основном графеновую ленту шириной в один атом. Однако синтезировать карбин очень сложно.

Графеновая суперконденсаторная батарея

Графен легкий — его вес составляет всего 0,77 миллиграмма на квадратный метр. Поскольку это единый 2D-лист, он имеет самую большую площадь поверхности среди всех материалов. Если предоставить их самим себе, графеновые листы будут складываться и образовывать графит, который является наиболее стабильной трехмерной формой углерода при нормальных условиях.

Листы графена гибкие, и на самом деле графен является наиболее растяжимым кристаллом — вы можете растянуть его до 20% от исходного размера, не сломав его. Наконец, идеальный графен также очень непроницаем, и даже атомы гелия не могут пройти через него.