¿Pueden las máscaras de grafeno prevenir la neblina?

1. Propiedades mecánicas Las propiedades mecánicas del grafeno son muy fuertes, y su resistencia mecánica a la tracción alcanza los 130 GPa, lo que equivale a 100 veces la del acero. Calculado teóricamente, si el espesor de conexión efectivo del grafeno puede alcanzar un milímetro, puede soportar el peso de un elefante. ¿De dónde vienen sus fuertes propiedades mecánicas? Como dijimos al principio, la estructura determina las propiedades. Es una estructura bidimensional, y la cadena entre carbono y carbono es muy fuerte. Hay tres vecinos alrededor de cada carbono. El enlace de carbono formado por estos tres vecinos es muy corto y muy fuerte, lo que respalda las altas propiedades mecánicas del grafeno.

2. Propiedades eléctricas Vale la pena mencionar sus propiedades eléctricas. Su movilidad electrónica puede alcanzar los 200.000 cm^2/Vs, que es cien veces la del silicio. ¿Qué es la movilidad electrónica? Significa qué tan rápido pueden correr los electrones en este material. La conductividad de un material está determinada por dos cosas. Una es qué tan rápido corren los electrones en él, y la segunda es cuántos electrones corren en él. Puedes imaginar una autopista. ¿Cuál es el límite de velocidad en esta autopista? ¿Qué tan rápido puede correr el automóvil? La cantidad de automóviles que circulan por ella determina la capacidad de esta autopista. Entonces, en la fabricación de dispositivos electrónicos, a menudo esperamos tener una alta capacidad, de modo que se pueda acelerar la velocidad de cálculo del dispositivo. En segundo lugar, su tolerancia de densidad de corriente es muy grande. Por ejemplo, tenemos un cable de uso común, como un cable de metal, un cable de cobre. Pasamos corriente. Si el voltaje aumenta y la corriente aumenta hasta cierto punto, la corriente quemará el cable de cobre. Pero la capacidad del grafeno para resistir la combustión es muy alta, ¡puede llegar a ser 1 millón de veces mayor que la del cobre! Si usamos grafeno como conductor, el peso del conductor puede reducirse en gran medida. Un descubrimiento reciente muestra que si un grafeno de doble capa se gira en un ángulo, se producirá cierta superconductividad. Sin embargo, tiene un defecto en las propiedades eléctricas, que es su brecha de banda de energía cero. La banda de energía [4] está relacionada con la existencia de un semiconductor. Si esta banda de energía es apropiada, es un buen semiconductor. Dado que el grafeno tiene una banda de energía cero, no es un semiconductor, sino una propiedad metálica, por lo que todavía es difícil fabricar dispositivos electrónicos. Los científicos están superando los problemas causados ​​por estas bandas de energía cero.

3. Densidad y gran superficie específica El grafeno es un material muy denso. Debido a que sus enlaces son muy cortos, la distancia entre átomos es muy estrecha, solo 0,142 nm. En otras palabras, incluso moléculas y átomos pequeños como el hidrógeno y el helio no pueden atravesarlo. Es un material de barrera muy bueno con una superficie específica de 2630 m^2/g, lo que significa que su área es muy grande. Veamos la imagen del medio, que es una estructura similar a una espuma hecha de grafeno. Puede sostenerse por sí misma, pero es muy ligera. La colocamos sobre una hierba cola de perro, y la hierba cola de perro no parece tener ningún cambio estructural. Podemos usar estos grafenos para hacer algunos materiales filtrantes. Al abrir algunos pequeños agujeros de tamaño controlable en ellos, podemos separar diferentes gases o líquidos. Por ejemplo, la separación de sal en el agua de mar y la separación de oxígeno y nitrógeno en el aire.

4. Propiedades de la luz y el calor Las propiedades de la luz en el grafeno, debido a que solo hay una fuente de carbono, solo una capa de átomos de carbono, su transmitancia puede alcanzar el 97,7%, lo que significa que una capa de átomos de carbono puede absorber el 2,3% de la luz. ¿Es esto grande o pequeño? De hecho, es una absorción de luz muy fuerte. Podemos absorber completamente la luz con aproximadamente 50 capas de grafeno. Esto es difícil para otros materiales. Pero el grafeno puede, solo necesitamos una capa de él, lo que lo hace muy útil. El grafeno tiene muy buena conductividad térmica. Actualmente existen dos formas principales de conductividad térmica. Una se llama conductividad térmica electrónica, es decir, si un material es muy conductor, su conductividad térmica a menudo también es muy buena, como el cobre y el aluminio. Pero hay otro material que no depende de la conductividad eléctrica para la conductividad térmica. Depende de los fonones, es decir, la velocidad de propagación de las ondas sonoras. En el grafeno, la velocidad de propagación de las ondas sonoras puede alcanzar los 22 km/s, por lo que tiene una muy buena conductividad térmica.