Sobre el grafeno
El grafeno es un alótropo de carbono que consta de una sola capa de átomos dispuestos hexagonalmente en una red bidimensional. El grafeno es una sustancia con propiedades muy interesantes. El grafeno tiene alta conductividad térmica, alta conductividad eléctrica, alta elasticidad y flexibilidad, alta dureza y resistencia. Estas propiedades, unidas a la abundancia de carbono en la naturaleza, han hecho del grafeno un material muy estudiado y con grandes posibilidades.
Resumen
| Nombre | Grafeno |
| Fase en STP | sólido |
| Densidad | 2270 kg / m3 |
| Resistencia a la tracción | 130000 MPa |
| Límite de elastacidad | N / A |
| Módulo de Young | 1000 GPa |
| Dureza Brinell | N / A |
| Punto de fusión | 3697 ° C |
| Conductividad térmica | 4000 W / mK |
| Capacidad calorífica | N / A |
| Precio | 100 $ / kg |
Composición de grafeno
El grafeno es un material compuesto por átomos de carbono que se agrupan en posición hexagonal. Esta disposición da como resultado monocapas de un átomo de espesor. Cada átomo de una hoja de grafeno está conectado a sus tres vecinos más cercanos un enlace σ y aporta un electrónico a una banda de conducción que se extiende por toda la hoja.
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Aplicaciones del grafeno
El grafeno es un conductor transparente y flexible que es muy prometedor para diversas aplicaciones de materiales / dispositivos, incluidas células solares, diodos emisores de luz (LED), paneles táctiles y ventanas o teléfonos inteligentes. Los productos para teléfonos inteligentes con pantallas táctiles de grafeno ya están en el mercado. Sin embargo, con los procesos de fabricación existentes, el grafeno es extremadamente difícil de producir en masa, lo que podría resultar un factor limitante en su uso comercial.
Propiedades mecánicas del grafeno
Resistencia del grafeno
En mecánica de materiales, la resistencia de un material es su capacidad para soportar una carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. La resistencia de los materiales básicamente considera la relación entre las cargas externas aplicadas a un material y la deformación resultante o cambio en las dimensiones del material. Al diseñar estructuras y máquinas, es importante considerar estos factores, a fin de que el material seleccionado tenga la resistencia adecuada para resistir las cargas o fuerzas aplicadas y conservar su forma original.
La resistencia de un material es su capacidad para soportar esta carga aplicada sin fallas ni deformaciones plásticas. Para la tensión máxima de tracción, la capacidad de un material o estructura para soportar cargas que prestan a alargarse se conoce como resistencia a la tracción (UTS). El límite elástico o límite elástico es la propiedad del material definido como el esfuerzo en el que un material comienza a deformarse plásticamente, mientras que el límite elástico es el punto donde comienza la deformación no lineal (elástica + plástica). En caso de tensión de tensión de una barra uniforme (curva tensión-deformación), la ley de Hooke describe el comportamiento de una barra en la región elástica. El módulo de elasticidad de Young es el módulo de elasticidad para esfuerzos de tracción y compresión en el régimen de elasticidad lineal de una deformación uniaxial y generalmente se evalúa mediante ensayos de tracción.
Ver también: Resistencia de los materiales
Máxima resistencia a la tracción del grafeno
La resistencia máxima a la tracción del grafeno es de 130000 MPa.
Límite de elastacidad del grafeno
El límite elástico del grafeno es N / A.
Módulo de Young del grafeno
El módulo de Young del grafeno es de 1000 GPa.
Dureza del grafeno
En la ciencia de los materiales, la dureza es la capacidad de resistir la hendidura de la superficie ( deformación plástica localizada ) y el rayado . La prueba de dureza Brinell es una de las pruebas de dureza por indentación, que se ha desarrollado para pruebas de dureza. En las pruebas Brinell, se fuerza un penetrador esférico duro bajo una carga específica en la superficie del metal que se va a probar.
El número de dureza Brinell (HB) es la carga dividida por el área de la superficie de la muesca. El diámetro de la impresión se mide con un microscopio con una escala superpuesta. El número de dureza Brinell se calcula a partir de la ecuación:
La dureza Brinell del grafeno es aproximadamente N / A.
Ver también: dureza de materiales
Resistencia de materiales
Elasticidad de los materiales
Dureza de los materiales
Propiedades térmicas del grafeno
Grafeno – Punto de fusión
Punto de grafeno de fusión es de 3697 ° C .
Tenga en cuenta que estos puntos están asociados con la presión atmosférica estándar. En general, la fusión es un cambio de fase de una sustancia de la fase sólida a la líquida. El punto de fusión de una sustancia es la temperatura a la que se produce este cambio de fase. El punto de fusión también define una condición en la que el sólido y el líquido pueden existir en equilibrio. Para varios compuestos químicos y aleaciones, es difícil definir el punto de fusión, ya que generalmente son una mezcla de varios elementos químicos.
Grafeno – Conductividad térmica
La conductividad térmica del grafeno es 4000 W / (m · K) .
Las características de transferencia de calor de un material sólido se miden mediante una propiedad llamada conductividad térmica , k (o λ), medida en W / mK . Es una medida de la capacidad de una sustancia para transferir calor a través de un material por conducción . Tenga en cuenta que la ley de Fourier se aplica a toda la materia, independientemente de su estado (sólido, líquido o gas), por lo tanto, también se define para líquidos y gases.
La conductividad térmica de la mayoría de los líquidos y variadas con la temperatura. Para los vapores, también depende de la presión. En general:
La mayoría de los materiales son casi homogéneos, por lo que normalmente podemos escribir k = k (T) . Se asocian definiciones similares con conductividades térmicas en las direcciones yyz (ky, kz), pero para un material isótropo, la conductividad térmica es independiente de la dirección de transferencia, kx = ky = kz = k.
Grafeno – Calor específico
El calor Específico de grafeno es 509 J / g K .
El calor específico, o capacidad calorífica específica, es una propiedad relacionada con la energía interna que es muy importante en termodinámica. Las propiedades intensivas c v y c p se definen para sustancias compresibles simples puras como derivadas parciales de la energía interna u (T, v) y la entalpía h (T, p) , respectivamente:
donde los subíndices v y p significan las variables mantiene fijo durante la diferenciación. Las propiedades c v y c p se denominan calores específicas (o capacidades caloríficas ), en determinadas condiciones especiales, relacionan el cambio de temperatura de un sistema con la cantidad de energía añadida por la transferencia de calor. Unidades Sus SI hijo J / kg K o J / K mol .
Punto de fusión de materiales
Conductividad térmica de materiales
Capacidad calorífica de materiales
Propiedades y precios de otros materiales
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