Çift katmanlı grafen yeni bir malzemeye dönüştürülür: elmastan daha sert ve mermilere dayanabilir!
Kılavuz
Yakın zamanda, Birleşik Devletler'deki New York Şehir Üniversitesi, yeni bir malzeme "diamen" üretmek için bir süreç geliştirdi Diamene, kısa sürede elmastan daha sert olan ve herhangi bir darbeye karşı neredeyse yok edilemez olan esnek katmanlı bir grafen levhadır.
arka fon
Grafen birçok mükemmel özelliğe sahip iki boyutlu bir malzemedir.Tek bir karbon atomu tabakasından oluşan bal peteği yapısına sahiptir.Kalınlığı insan saçının çapının milyonda biri kadardır, ancak kuvveti çelikten yüz kat daha iyidir. İletkendir. Performansı bakırdan daha iyidir, bu nedenle elektronik cihazlar için çok uygundur. Yazar, grafenin ilgili özelliklerinin ve kullanımlarının tanıtımı için daha önceki birçok makalede bahsetti, bu yüzden burada tekrar etmeyeceğim.
(Fotoğraf kredisi: Tatiana Shepeleva / Shutterstock)
Bugün, grafenin başka bir tuhaf kullanımını hayal edelim: Esnek ve hafif bir metal levha haline getirildi ve mermilerin etkisine dayanacak kadar zor hale geldi.
(Resim kaynağı: Red Orbit)
Yenilikçilik
"Nature Nanotechnology" de yayınlanan bir makalede, New York City University (CUNY) yeni bir malzeme "diamene" üretmek için bir proses tanımladı. Diamene, kısa bir süre için elmastan daha sert olan ve herhangi bir darbeye karşı neredeyse yok edilemez olan esnek katmanlı bir grafen levhadır.
(Resim kaynağı: Ella Maru Studio)
teknoloji
New York Şehir Üniversitesi Lisansüstü Merkezi'ndeki Gelişmiş Bilimsel Araştırma Merkezi'ndeki (ASRC) bilim adamları, çift katmanlı grafeni teorileştirmeye ve test etmeye adamışlardır. Her grafen tabakası yalnızca bir atom kalınlığındadır, oda sıcaklığında elmas benzeri bir malzemeye dönüştürülebilir ve şiddetli şoklara dayanabilir. Ekip ayrıca, bu dönüşümün gerçekleştiği anda akımın aniden azalacağını keşfetti, bu da diamenin elektronik ve spintronik özelliklerinin de çok çekici olduğunu gösteriyor.
ASRC fizik profesörü ve proje baş araştırmacısı Elisa Riedo'ya göre bu, elmas benzeri sertliğe sahip tarihteki en ince film. Daha önce grafit veya tek katmanlı grafeni test ettiğimizde basınç uyguladık ve film çok yumuşaktı. Ancak grafit film sadece iki katman kalınlığında olduğunda, aniden bu malzemenin basınç altında elmastan bile daha sert hale geleceğini fark ettik.
Araştırma ekibinin bir üyesi, CUNY Staten Island College'da kimya doçenti olan Angelo Bongiorno, diamene yapma teorisini geliştirdi. Bal peteği şeklindeki iki grafen katmanına (farklı konfigürasyonlarla hizalanmış) basınç uygulandığında, o ve meslektaşları potansiyel sonuçları modellemek için mikro bilgisayarlar kullandılar. Ardından, Riedo ve diğer ekip üyeleri daha sonra silikon karbür substrat üzerindeki iki grafen katmanına kısmi basınç uygulamak için bir atomik kuvvet mikroskobu kullandılar ve hesaplanan sonuçlarla tamamen aynı olduklarını buldular. Hem deneyler hem de teoriler, grafenin pırlantaya dönüşümünün iki veya tek grafen katmanlarından fazla olmadığını gösteriyor.
Bongiorno, grafit ve elmas tamamen karbon atomlarından oluşur, ancak bu iki malzemedeki karbon atomlarının düzeni farklıdır. Aşağıdaki resimde gösterildiği gibi, biri parlak ve sert, diğeri siyah ve yumuşaktır. Bu nedenle sertlik, esneklik ve iletkenlik açısından farklı özelliklere sahiptirler.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
değer
Araştırmacıların yeni teknolojisi, grafiti özel koşullar altında faydalı özellikler sergileyebilmek için manipüle etmelerine izin veriyor. Bu yeni keşif muhtemelen aşınmaya dayanıklı koruyucu kaplamalara ve ultra hafif balistik filme uygulanacak.
Ek olarak, araştırma makalesine göre, araştırma ekibinin çalışması, iki boyutlu malzemelerde grafitten elmasa faz geçişini incelemek için başarılı bir şekilde yeni olanaklar açtı. Gelecekteki araştırmalar, bu dönüşümü stabilize etmek için yeni yöntemler ve ortaya çıkan malzemelerin daha ileri uygulamalarını keşfedecektir.
Anahtar kelime
Grafen, elmas, iki boyutlu malzemeler
Referans
[1]
2 Yang Gao ve diğerleri, epitaksiyel iki katmanlı grafenden Ultrahard karbon film, Nature Nanotechnology (2017). DOI: 10.1038 / s41565-017-0023-9
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
