石墨烯的描述和规格
石墨烯是由碳原子结合而成的单原子厚度的薄片。碳原子结合在一起,在一个六角形的蜂窝状结构中共享电子。这是世界上发现的单原子厚的层状2D材料。它由单块蜂窝状结构中的六边形碳原子点阵组成。它是一层SP2单键碳原子,排列得像一个鸡丝网。它比不锈钢(ss)强200倍,比人的头发细10万倍。这是地球上最薄、最坚固的化合物。当任何人知道我们发现了一种比钻石还硬,但重量轻,比钢还强,但又非常柔韧的材料时,他们都会感到惊讶,这种材料可以从地球上天然开采。它仍然薄到足以被误认为是保鲜膜。除了最佳的物理性能,其他功能也令人印象深刻。
石墨烯的特性
以下是使其成为高科技材料的一些突出特征:
优秀的电子导体
主要的电子特性使其成为高效的零重叠半金属,并赋予其足够的导电性。碳原子通常在内层有2个电子,在外层轨道有4个电子,总共6个电子。
虽然按照惯例,碳外层的4个电子可以与另一个原子连接,但每个原子可以形成一个2维键,每个单个原子有3个原子。这就留下了一个可用于电子传导的电子。这种电子被称为“π”电子,存在于薄片的上下。
极限抗张强度
机械强度是材料的另一个突出特性。由于0.142纳米长的碳键,它被认为是迄今为止发现的最坚固的材料。
它还具有极限拉伸强度,测量值为130千兆帕斯卡(或130,000,000,000帕斯卡)。与工业级(A36)钢大约400,000,000帕斯卡的抗拉强度相比,它具有令人惊叹的强度。甚至具有大约375,700,000帕斯卡的拉伸强度的Kevlar(芳族聚酰胺)也达不到相关的拉伸强度。
极其轻便
与任何其他现代材料相比,它特别轻。一平方米的纸张重量约为0.77毫克,比同样大小的纸张轻约1000倍。为了给出一个更精确的观点,一个宽到足以覆盖一个足球场的单原子厚度的薄片重量仍然不到1克。
最佳光学特性
它具有吸收大约2.3%白光的独特能力。让这种光学特性如此令人印象深刻的是,尽管它只有一个原子厚,却能够做到这一点。它优异的电子性能也使它成为一种有效的光学材料。这种薄片具有双电子,作为高流动性、无质量的电荷载体,能够增加白光的吸收。