지난 10 년 동안 과학 저널 근처에 있었다면 컴퓨팅에서 생물 의학에 이르기까지 모든 것을 변화시킬 수있는 2 차원 경이 물질 인 그래 핀에 대한 어떤 형태의 최상급을 접하게 될 것입니다.
몇 가지 주목할만한 특성 덕분에 그래 핀의 응용 분야에 대해 많은 과장이 있습니다. 사람의 머리카락보다 100 만 배 더 얇지 만 강철보다 200 배 더 강합니다. 유연하지만 완벽한 장벽 역할을 할 수 있으며 우수한 전기 전도체입니다. 이 모든 것을 합치면 잠재적으로 혁신적인 응용 프로그램이 다수 포함 된 재료를 얻게됩니다.
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그래 핀이란?
그래 핀은 탄소이지만 1 원자 두께의 벌집 격자입니다. 예전 화학 수업으로 돌아 가면 탄소로만 구성된 물질은 원자가 배열되는 방식 (다른 동소체)에 따라 크게 다른 속성을 가질 수 있다는 것을 기억할 것입니다. 예를 들어 연필심의 흑연은 약혼 반지의 단단하고 투명한 다이아몬드에 비해 부드럽고 어둡습니다. 인간이 만든 탄소 구조는 다르지 않습니다. 공 모양의 Buckminsterfullerene은 탄소 나노 튜브의 코일 배열과 다르게 작용합니다.
그래 핀은 육각형 격자의 탄소 원자 시트로 만들어집니다. 위의 형태는 흑연에 가장 가깝지만, 그 재료는 약한 분자간 결합에 의해 층 위에 층을 유지하는 2 차원 탄소 시트로 만들어지는 반면, 그래 핀은 두께가 1 장에 불과합니다. 그래파이트에서 단일 원자 높이의 탄소 층을 벗겨 낼 수 있다면 그래 핀을 갖게 될 것입니다.
흑연의 약한 분자간 결합은 부드럽고 벗겨진 것처럼 보이지만 탄소 결합 자체는 견고합니다. 이것은 탄소 결합으로 만 구성된 시트가 가장 강한 강철보다 약 200 배 더 강하고 동시에 유연하고 투명하다는 것을 의미합니다.
그래 핀은 오랫동안 이론화되어 왔으며 사람들이 흑연 연필을 사용하는 한 우연히 소량 생산되었습니다. 그러나 그것의 주요 고립과 발견은 2014 년 맨체스터 대학의 Andre Geim과 Konstantin Novoselov의 작업에 고정되어 있습니다. 두 과학자는 금요일 밤 실험을했는데, 이곳에서 주간 업무 외에 아이디어를 테스트했습니다. 이 세션 중 하나에서 연구원은 스카치 테이프를 사용하여 흑연 덩어리에서 얇은 탄소 층을 제거했습니다. 이 선구적인 연구는 결국 그래 핀의 상업적 생산으로 이어졌습니다.
2010 년 노벨 물리학상을받은 게임과 노보 셀 로프는 테이프 디스펜서를 노벨 박물관에 기증했습니다.
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그래 핀은 어디에 사용할 수 있습니까?
주목해야 할 한 가지 중요한 점은 과학자들이 그래 핀을 기반으로 한 모든 종류의 재료를 개발하고 있다는 것입니다. 이것은 우리가 플라스틱에 대해 생각하는 것과 같은 방식으로 그래 핀에 대해 생각하는 것이 더 낫다는 것을 의미합니다. 본질적으로 그래 핀의 출현은 하나의 새로운 재료가 아닌 완전히 새로운 범주의 재료로 이어질 수있는 범위를 가지고 있습니다.
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응용 분야에서 연구는 생물 의학 및 전자 제품과 같은 광범위한 분야에서 작물 보호 및 식품 포장에 이르기까지 수행되고 있습니다. 예를 들어 그래 핀의 표면 특성을 수정할 수 있다면 약물 전달에 탁월한 소재가 될 수 있으며, 소재의 전도성과 유연성은 차세대 터치 스크린 회로 또는 접이식 웨어러블 장치를 예고 할 수 있습니다.
그래 핀이 액체와 가스에 대한 완벽한 장벽을 형성 할 수 있다는 사실은 차단하기가 매우 어려운 가스 인 헬륨을 포함하여 여러 화합물 및 원소를 필터링하기 위해 다른 물질과 함께 사용할 수도 있음을 의미합니다. 이것은 산업과 관련하여 다양한 응용 분야를 가지고 있지만 물 여과와 관련된 환경 요구 사항에 매우 유용하다는 것을 증명할 수도 있습니다.
그래 핀의 다기능 특성은 엄청난 양의 복합재 사용에 대한 문을 열어줍니다. 기존 기술을 향상시킬 수있는 방법에 대해 많은 생각이 들어 왔지만,이 분야의 지속적인 발전은 결국 이전에는 불가능했을 완전히 새로운 영역으로 이어질 것입니다. 완전히 새로운 차원의 항공 우주 공학이 등장 할 수 있을까요? 증강 현실 광학 임플란트는 어떻습니까? 보기에 21 세기는 우리가 알게 될 때입니다.
