Grafen Kurşun Geçirmez mi?

Malzeme bilimi dünyasına gelince, grafen yeni sıcaklıktır. Bu harika malzeme güçlü, hafif ve bir dizi potansiyel uygulamaya sahiptir. Ama grafen gerçekten kurşun geçirmez mi? Cevap sizi şaşırtabilir. Bu blog yazısında, grafene daha yakından bakacağız ve güçlü ve zayıf yönlerini tartışacağız.

Grafen kurşun geçirmez mi?

Grafen sadece sınırlı sayıda senaryoda kurşun geçirmezlik potansiyeli açısından test edildiğinden, bu soruya henüz kesin bir cevap yok. Bununla birlikte, ön sonuçlar umut verici görünüyor ve grafenin sonunda kurşun geçirmez zırh ve diğer güvenlik teçhizatı oluşturmak için kullanılabileceğini öne sürüyor.

Grafen Nedir?

Grafen çok ince bir saf karbon tabakasıdır. Sadece bir atom kalınlığında ve bir plak albümü ya da patates cipsi gibi yassı. Grafen, 2004 yılında Manchester Üniversitesi’nde Andre Geim ve Konstantin Novoselov tarafından keşfedildi – 2010 yılındaki keşiflerinden dolayı Nobel Ödülü’nü kazandılar. Bu yazıda, grafenin nasıl çalıştığını, ne işe yaradığını ve birçok insanın neden heyecanlandığını tartışacağız. hakkında.

Grafen Neden Kurşun Geçirmez?

Grafen, ilk iki boyutlu kristal olarak kabul edilir. Yaklaşık bir karbon atomu kalınlığındadır ve tamamen karbon atomlarından oluşur. Mümkün olan en ince şekli nedeniyle ‘tavuk teli’ olarak da adlandırılır. Bununla birlikte, bilim adamlarını yakın gelecekte grafenin günlük hayatımıza entegre olacağına inandıran birçok inanılmaz özelliğe sahiptir. Bu makale, grafenin yaklaşmakta olan malzemeler arasında neden bu kadar önemli bir konuma sahip olduğunu kanıtlayan beş iyi pratik örneği tartışacaktır.

Grafenin kurşun geçirmez olmasının 5 nedeni

1. Esneklik

Grafen yalnızca bir katmandan oluştuğu için – veya hatta bazı teknikler onu hiç katman olmadan ürettiği için hiçbirinden – diğer yapılara çok iyi uyum sağlayabilir. Aşağıdaki resimde bir DVD’nin üstüne bir grafen tabakasının yerleştirildiği bir örnek görülebilir. Malzeme, her katmanda farklı bilgiler depolayabildiği ve istenilen verileri seçerek okuyabildiği için hafızayı depolamak için de kullanılabilir.

Grafen sadece tek bir katmandan oluştuğu için yapısına zarar vermeden bükülebilir. Önemli ölçüde kırılacak veya şeklini değiştirecek diğer malzemelerin aksine, grafen levhalar ani kırılmalarla ilgili herhangi bir sorun yaşamayacaktır.

2. İletkenlik

Grafen çok esnek olmasının yanı sıra olağanüstü yüksek elektron hareketliliğine sahiptir. Bu, elektriğin bu işlem sırasında fazla enerji kaybetmeden malzemeden aktığı anlamına gelir. Bununla birlikte, bilim adamları, karbon yapısındaki belirli “katışıklıklar” bu iletkenliği önemli ölçüde azalttığından, büyük grafen tabakaları yapmakta hala zorluk çekiyorlar. Ancak bu sorun, grafenin elektronik cihazlar için çok daha popüler bir malzeme haline geleceği önümüzdeki yıllarda çözülecek.

3. Elektromanyetik kuvvet

Grafen mükemmel bir iletkendir, yani elektromanyetik dalgaları çok iyi destekleyebilir. Bu aynı zamanda grafenin radyolarda veya diğer elektrikli cihazlarda anten olarak kullanılmasını mümkün kılar çünkü bu dalgaları gönderip almak için çok sayıda serbest elektrona sahiptir. Elektriği aktarma yeteneği, diğer malzemeler için de geçerli olan her ilave katmanla daha da artar, ancak bilim adamları, iki boyutlu kristaller ile üç boyutlu benzerleri arasında önemli farklılıklar olduğuna ikna olmuşlardır.

4. Göreceli üretim kolaylığı

Büyük grafen tabakaları oluşturma süreci bugün zaten burada. Hala pahalı olmasına rağmen, fiyatlar her yıl hızla düşüyor. Sadece beş yıl önce, bir gram grafen bir dolardan fazlaya mal oldu. Bugün, aynı dolar toplamı için birkaç kilogram satın almak mümkün ve 2020 civarında bu gram başına fiyatla daha fazla düşüş beklenebilir.

5. Güç

Son olarak, grafen “kurşun geçirmez” olarak da adlandırılır. Gerçekten de yapısı onu çok güçlü kılıyor ve yıkılmasını zorlaştırıyor. Aşağıdaki resimde (soldan sağa) bir kalemin bir kağıdı çizdiği, aynı kalemin kağıdı kırdığı ve sonunda grafeni kırdığı bir karşılaştırma görülebilir.

Yakın gelecekte toplumumuzun bu yaklaşan materyallerle nasıl başa çıkacağı ilginç olmaya devam ediyor; özellikle de insanlar ve çevre üzerinde hangi yan etkileri olabileceğini henüz bilmediğimiz için. Bu nedenle, grafenin birçok heyecan verici özelliği olsa da, tüm sorunlarımız için evrensel bir çözüm olmadığını ve tek bir malzeme olduğunu unutmamalıyız.

Grafen nereden geliyor?

İnsanlar teknolojinin geleceği hakkında konuşurken genellikle önemli bir materyale atıfta bulunurlar: grafen. Bir grafen, çelikten sadece bir atom kalınlığında ve 200 kat daha güçlü olan bir karbon şeklidir. Bilim adamları, akıllı telefonlarda sürdürülebilir enerji kaynakları veya dokunmatik ekranlar yapmak gibi şeyleri nasıl yapabileceklerini görmek için yıllardır üzerinde çalışıyorlar. Bilim adamlarının bu olağanüstü materyali yaratmasının birkaç yolu var, ancak işte en ilginç beş örnek:

1. Bir laboratuvarda yetiştirmek

Bir paket sakızı açmadan önce ambalajına bakın – zaten grafen kullanıyor olabilirsiniz! Standartlar ülkeden ülkeye değişse de, bazı ülkeler üreticilerinin ürünlere nanomalzemeler eklemesini şart koşuyor. Bu yeni karbon formu, insan saçının 1/50.000’i kalınlığındaki nanoplateletler şeklinde şekillendirildi. Bu trombositler, sakız lifleri arasında küçük köprüler görevi görürler, böylece sadece kağıda sarılmış olmalarına göre daha kolay bir arada kalabilirler.

2. Kurşun kalemden yapmak

Grafen genellikle egzotik makineler kullanılarak tek katmanlı levhalar oluşturularak yapılırken, bu karbon malzemeyi yapmak için sıra dışı ekipmanlara ihtiyacınız yok. Sadece biraz grafit (kurşun kalem) alın ve ısı ve basınç altında düz katmanlar halinde düzenleyin, tıpkı LEGO bloklarının yan yana yığılması gibi. Ortaya çıkan malzeme, grafende bulacağınız aynı iki boyutlu yapıya sahiptir. Yani bir mühendis kaleminizi parçalara ayırmaya ve içindeki grafiti yapı malzemesi olarak kullanmaya karar verirse ne olacağını merak ettiyseniz, şimdi biliyorsunuz.

3. Karbon nanotüplerden çıkarmak

Karbon nanotüpler, sarılmış grafen levhalar gibidir ve harika iletkenler oluştururlar. Mühendisler bu levhaların nasıl açılacağını kontrol edebilirlerse, mevcut teknolojiden 100 kat daha hızlı çalışabilen transistör anahtarları tasarlayabilirler. Bu, elektronların bilgisayar devrelerinden çok daha hızlı akmasına yardımcı olur, böylece cihazlarımız daha fazla işlem gücüne ve daha iyi grafik özelliklerine sahip olur. Bu daha hızlı anahtarı oluşturmak için mühendisler, doğru özelliklere sahip nanotüpleri alır ve argon gazıyla dolu bir vakum odasına koyarlar. Bu gazlara elektrik yükleri uygulandığında, karbon atomları arasındaki bağlar kırılmaya başlar ve saf tek katmanlı grafen açığa çıkar.

4. Arka bahçenizde yetiştirmek

Şeker kamışı, melas ve hatta kurşun kalem talaşı gibi karbon açısından zengin malzemelerden grafen yetiştirebilirsiniz! Organik atıkların kullanılmasından kaynaklanabilecek doğru malzemeleri yüksek sıcaklıklarda karıştırmanız yeterlidir. Ortaya çıkan malzeme, grafende bulacağınız özelliklerin çoğuna sahiptir, ancak önemli bir kısım için iki boyutlu değildir. Aslında kabaca 15 üst üste dizilmiş grafen katmanından oluşuyor, bu nedenle grafen adını tam anlamıyla bir atom kalınlığında olduğu için aldı. Demek ki bu yeni

Bu form, elektriği iletmede muhtemelen tek katmanlı grafenin bozulmamış formlarından daha kötüdür, ancak hala insanların onu kullanmak istemelerinin nedenleri var.

5. Büyük parçalardan küçük iplikler yapmak

Karbon nanotüpler, birkaç grafen tabakasını bir araya getirebilmemizin tek yolu değil. Mühendisler ayrıca küçük tek katmanlı parçaları alıp bunları birer birer bir plaka üzerine katmanlayarak çok katmanlı grafen yaparlar. Bu küçük yamalar sonunda birbirine değecek, ancak henüz başka bir katman oluşturacak kadar kalın değiller, bu yüzden bunun yerine çok sayıda küçük grafen parçası elde edersiniz. Mühendisler bu ayrı katmanları alıp bir destedeki kartlar gibi karıştırdıklarında, bazı yığınları hareket ettirmenin diğerlerinden daha kolay olduğunu görecekler. Bu, bu yığınların, atomların gerçekten parçalandığı ve ara katmanlar oluşturduğu daha zayıf noktalara sahip olacağı anlamına gelir ve bu şekilde çok katmanlı grafen elde ederiz.

Alt çizgi

Grafen inanılmaz derecede güçlü ve dayanıklıdır, bu da onu zırh ve diğer koruyucu malzemelerde kullanım için iyi bir aday yapar. Ayrıca ince ve hafif olması onu ulaşım uygulamalarında kullanım için ideal hale getirebilir. Bununla birlikte, grafeni bu şekillerde kullanmanın fizibilitesini belirlemek için daha fazla araştırmaya ihtiyaç vardır.

SSS

Grafen nasıl yapılır?

Grafen, sadece bir atom kalınlığında olan bir karbon tabakasından yapılır. Birkaç yolla yapılabilir, ancak grafen üretmenin en yaygın yolu, bir kimyasal buhar biriktirme (CVD) işlemi ile bir atomik grafit tabakasını soymaktır.

Grafen ne kadar güçlü?

Grafen inanılmaz derecede güçlüdür – çelikten yaklaşık 200 kat daha güçlüdür. Aynı zamanda çok hafif ve esnektir, bu da onu çeşitli uygulamalar için harika bir malzeme yapar. Grafen için bazı olası kullanımlar arasında enerji depolama, havacılık mühendisliği, su filtrasyonu ve biyomedikal teknolojiler bulunur.

Grafenin faydaları nelerdir?

Grafenin bazı potansiyel faydaları şunlardır:

-Çok yüksek elektriksel ve termal iletkenlik

-Aşırı güç ve esneklik

-Yüksek ışık emilimi (ultraviyole ve kızılötesi dahil)

-Üstün su iticilik

– Elektronik cihazlarda kullanım için iyi bir aday olabilecek yüksek elektron hareketliliği