close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

;doc

код для вставкиСкачать
УДК 621.7
Ибраев А.М. – студент КарГТУ (МВ-11-2)
Нечкасов И.С. - студент КарГТУ (МВ-11-2)
Научн. рук. – ст. преподаватель, Малашкевичуте Е.И.
ГРАФЕН – САМЫЙ ЛЕГКИЙ В МИРЕ ТВЕРДЫЙ МАТЕРИАЛ
Графен обладает уникальными свойствами. Это самый тонкий материал
из всех ныне существующих - толщиной в один-единственный атомный слой.
При этом он чрезвычайно прочен, с учетом его толщины это самый прочный
материал в мире.
Графен - это чистый углерод. Но каждый атом углерода в нем жестко связан с
тремя соседними атомами и является двумерной сеткой. Двумерные кристаллы,
подобные графену, неустойчивы и легко разрушаются под действием тепловых
флуктуации. То есть кристалл графена должен попросту растаять, но он
напротив, весьма прочен. Тончайший слой углерода имеет волнообразную
структуру, и этого достаточно для сохранения его устойчивости.
Графитовый стержень карандаша - это множество слоев графена,
удерживаемых за счет электрических сил. Если провести карандашом
тончайшую линию, то в ней вполне могут оказаться графеновые прослойки, что
активно используется учеными при исследовании свойств материала. Куском
чистого графита осторожно проводят по поверхности другого материала,
например оксида кремния, и обнаруживают на нем небольшие хлопья графена.
При добавлении в графем атомов кислорода получается прочный графеноксид.
Материал состоит из оксида графена и лиофилизированного углерода. Весит,
разработанная губчатая материя графена аэрогеля каких-то 0,16 мг/см3, что
делает вещество самым легким из твердых материалов в мире.
Без примесей графен представляет из себя двумерный кристалл и является
тончайшим рукотворным материалом на земле. Необходимо 3 миллиона листов
графена сложить друг с другом, чтобы высота стопки достигла 1 миллиметра.
Несмотря на свою легкость, графен чрезвычайно прочен.
Один лист толщиной с пакет из полиэтилена способен выдержать вес слона. На
этом преимущества графена не заканчиваются. Помимо прочности и легкости,
материал довольно гибкий. Его можно растянуть без какого-либо ущерба на
20%.Одно из последних свойств графена, выявленных учеными — способность
фильтровать воду, задерживая различные жидкости и газы.
Жидкофазное расслоение графита основано на использовании растворителей с
высоким поверхностным натяжением, что способствует увеличению общей
площади кристаллитов графита, и применении ультразвука. Как правило,
используют неводные растворители или водные растворы с добавлением ПАВ.
Полученную под действием ультразвука фазу с монослойными хлопьями
дополнительно
обогащают
с
помощью
центрифугирования.
При
промышленном использовании данного метода применяют процедуру
термоудара, необходимую для одновременного расслоения оксида графита и
его восстановления.
Свойства графена, полученного различными методами
Метод
Механическое
отслаивание
Химическое
отслаивание
Химическое
отслаивание
через оксид
графена
CVD
SiC
Размер
кристаллита
(мкм)
>1000
≤0,1
~100
1000
50
Подвижность
Размер
носителей
образца
заряда
(мм)
(комнатн. темп.)
(см2В-1с-1)
Применения
>1
>2×105 и 106(при
низкой темп.)
-
Покрытия,
краски/чернила,
100 (для слоя из
композитные материалы,
перекрывающих др.
прозрачные проводящие
др хлопьев)
слои,
конденсаторы,
биоприложения
-
Покрытия,
краски/чернила,
1 (для слоя из
композитные материалы,
перекрывающих др.
прозрачные проводящие
др хлопьев)
слои,
конденсаторы,
биоприложения
~1000
100
Исследования
10000
Фотоника,
наноэлектроника,
прозрачные проводящие
слои,
сенсоры,
биоприложения
10000
Высокочастотные
транзисторы
и
др.
электронные устройства
Метод CVD (химическое осаждение из газовой фазы) является основным
методом для выращивания поликристаллических пленок графена большой
площади. Его основные стадии заключаются в осаждении графенового слоя на
медную подложку (медная фольга является одной из самых лучших подложек
для эпитаксиального роста графена: при низком давлении рост автоматически
останавливается после образования монослоя, что позволяет достигать
равномерную толщину пленки) и его последующем переносе на
диэлектрическую подложку. Несмотря на сложность второй стадии с помощью
CVD все-таки произведено несколько квадратных метров графена. Эти пленки
также были перенесены на кремниевые пластины толщиной 200 мм, на которых
были продемонстрированы преимущества графена перед кремнием.
Список используемой литературы:
1. Андре Гейм и Филипп Ким, «Углерод – страна чудес» №7, 2008 год.
2. Balandin A.A. Thermal properties of graphene and nanostructured carbon
materials. 10, 569-581, 2013 year.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа