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石墨烯:想象的空间

上一篇 / 下一篇  2010-10-19 16:21:37 / 个人分类:实验应用

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网站上有一篇关于石墨烯基本性质的文章[1],形象生动地介绍了石墨烯的密度、透光性、强度、导电性和导热性,摘译如下:

 

石墨烯的密度:提取石墨烯中的一个正六边形碳环作为结构单元(图1),由于每个碳原子仅有1/3属于这个六边形,因此一个结构单元中的碳原子数为2。六边形的面积为0.052 nm2。由此可计算出石墨烯的面密度为0.77 mg/m2。假设有一张面积为1 m2的石墨烯吊床,其质量仅为0.77 mg

 

 

1 石墨烯吊床

 

石墨烯的透光性和颜色:石墨烯的可见光透过率为97.7%,且与波长无关。因此自由悬浮的石墨烯是高度透明且无色(无味)的。

 

石墨烯的强度:石墨烯的强度极限(抗拉强度)为42 N/m。钢的强度极限在250~1200 MPa范围内,即0.25~1.2×109N/m2。如果钢具有同石墨烯一样的厚度(~0.335 nm),则可推算出其二维强度极限为0.084~0.40 N/m。由此可知,石墨烯的强度约为钢的100倍。面积为1 m2的石墨烯层片可承受4 kg的质量。也就是说,前面提到的那张吊床不仅是近乎透明的,还可以承受一只猫的重量。而这张吊床的重量仅和猫的一根胡须的重量相当。如果再进一步,用石墨烯做一个蹦床,想一想都很酷阿。

 

安徒生童话中那两个骗子胡诌的“皇帝的新衣”也完全可以由石墨烯来制成(图2),不仅防雨防风防灰尘,还抗辐射防静电。


2 石墨烯与“皇帝的新衣”

 

石墨烯的电导率:二维材料的电导率可由公式σ=e计算得出。当载流子密度n=1012cm-2时,迁移率μ2×105cm2V-1s-1,计算可得石墨烯的面电阻约为31 Ω/sq。这表明面积为1 m2的石墨烯吊床的电阻仅为31 Ω

 

石墨烯的热导率:石墨烯的热导率实验值约为5000 Wm−1K−1,是室温下铜的热导率(401 Wm−1K−1)的10倍多。

 

如 果我是魔术师,定然爱死石墨烯了。电和热可以传递于“无形”,“空中悬浮”也变得简单异常。液体可在你手中任意变形而不四散,设想你用石墨烯做饮料的包装 带,在饮用时是怎样的感觉。或许石墨烯可以用来传达密文,如果把石墨烯看作一张纸,用什么方法才能在上面留下“字迹”? 

 

石墨烯为我们提供了无穷的想象空间,为人类的本已丰富的想象力插上了一双强有力的翅膀。


TAG: 石墨烯

 

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