안녕하세요, 그래핀에 대해 알고 계시나요?

그래핀은 평면상의 탄소 원자가 벌집 모양으로 배열된 2차원 결정체로, 흑연의 층간력이 약해 서로 쉽게 벗겨진다. 얇은 흑연 시트를 형성합니다. 흑연 시트를 단일 층으로 벗겨내면 탄소 원자 1개 두께의 단일 층이 그래핀입니다. 최근 발견된 그래핀은 부식을 방지하는 가장 효과적인 방법입니다. 일반적으로 사용되는 폴리머 코팅은 쉽게 긁히고 보호 성능을 저하시킵니다. 보호 필름인 그래핀은 금속의 부식 속도를 크게 늦추고 금속을 더 강하고 손상에 더 잘 견딥니다. 그래핀은 전자산업의 새로운 별일 뿐만 아니라, 전통산업에서도 그래핀의 미래는 무궁무진합니다. 적용 방향: 해양 부식 방지, 금속 부식 방지, 무거운 부식 방지 및 기타 분야. 그래핀은 열 전도성과 전기 전도성이 우수합니다. 하지만 그래핀을 이용해 개발, 생산된 유연한 그래핀 방열필름은 기존 노트북, 스마트폰, LED 디스플레이 등에 도움이 될 수 있다. 그래핀은 방열 성능을 크게 향상시키는 데 도움을 줄 수 있다.

기본 정보

중국어 이름: graphene

영어 이름: graphene

구성: 탄소 원자

추출 시간: 2004년

발견자: Geim, Novoselov

전자 이동도: 15000cm2/(v s)

영률: 1100GPa

파괴 강도: 130GPa

열 전도성: 5000W/(m·K)

이론적 비표면적: 2630m2/g

가시광선 투과율: ≥97%

응용 분야: 에너지, 재료, 전자, 생물의학

두께: 원자 1층

특성

전도도

그래핀의 안정적인 격자 구조 덕분에 탄소 원자는 우수한 전기 전도성을 갖게 됩니다. 그래핀의 전자는 궤도를 따라 움직이기 때문에 격자 결함이나 외부 원자의 유입으로 인해 흩어지지 않습니다. 원자간 힘이 매우 강하기 때문에 실온에서는 주위의 탄소 원자가 충돌하더라도 그래핀의 전자는 거의 간섭을 받지 않습니다.

기계적 특성

그래핀은 인류에게 알려진 가장 강한 물질로 다이아몬드보다 단단하고 세계 최고의 강철보다 100배 더 강합니다. 컬럼비아 대학의 물리학자들은 그래핀의 기계적 특성에 대한 포괄적인 연구를 수행했습니다. 그들은 약 10-20 미크론 그래핀 입자를 선택했습니다. 연구진은 먼저 표면에 작은 구멍이 뚫린 결정 시트 위에 이러한 그래핀 샘플을 배치했습니다. 이 구멍의 직경은 1~1.5 마이크론이었습니다. 그런 다음 그들은 다이아몬드로 만든 탐침을 사용하여 작은 구멍 위에 놓인 그래핀에 압력을 가하여 이를 견딜 수 있는 능력을 테스트했습니다.

그래핀 샘플 입자가 조각나기 전에 100나노미터당 견딜 수 있는 최대 압력은 약 2.9마이크로뉴턴에 도달했습니다. 과학자들의 계산에 따르면, 이 결과는 55뉴턴의 압력을 가하여 1미터 길이의 그래핀을 깨뜨리는 것과 같습니다. 그래핀으로 가방을 만든다면 약 2톤 정도의 물건을 담을 수 있을 것이다.

포화 흡수

입력된 광파 강도가 임계값을 초과하면 이 고유한 흡수 특성이 포화되기 시작합니다. 이러한 비선형 광학 동작을 포화 흡수라고 하며 임계값을 포화 유창이라고 합니다. 강한 가시광선 또는 근적외선 여기가 주어지면 그래핀은 전반적인 광파 흡수 및 제로 에너지 갭 특성으로 인해 쉽게 포화될 수 있습니다. 그래핀은 광섬유 레이저의 모드 잠금 작동에 사용될 수 있습니다. 그래핀으로 만들어진 포화 흡수체는 전대역 모드 잠금을 달성할 수 있습니다. 이러한 특별한 특성으로 인해 그래핀은 초고속 포토닉스 분야에서 광범위한 응용 분야를 가지고 있습니다.

스핀 수송

과학자들은 그래핀의 스핀-궤도 상호작용이 작고 탄소에는 핵자기 모멘트가 거의 없기 때문에 그래핀이 이상적인 스핀트로닉스 재료가 될 것이라고 믿습니다. 비국소적 자기저항 효과를 이용하여 상온에서 그래핀 필름에 스핀 주입의 신뢰성을 측정할 수 있었으며, 스핀 일관성 길이가 1 마이크론을 초과하는 것으로 관찰되었습니다. 게이트를 사용하면 스핀 전류의 극성을 제어할 수 있습니다.

전자의 상호 작용

그래핀의 전자 사이, 전자와 벌집 격자 사이에는 강한 상호 작용이 있습니다. 과학자들은 미국 로렌스 버클리 국립연구소에서 ALS(Advanced Light Source) 전자 싱크로트론을 사용했습니다. 이 가속기에서 생성되는 광선의 밝기는 의료용 X선 강도의 1억 배에 해당합니다. 과학자들은 이 강한 광원을 사용하여 그래핀의 전자가 벌집 격자와 강하게 상호 작용할 뿐만 아니라 전자 사이에도 강한 상호 작용을 한다는 것을 관찰하고 발견했습니다.