Напряжения в подвешенном графене — различия между версиями
Материал из Department of Theoretical and Applied Mechanics
м |
Berigor (обсуждение | вклад) м (Снята защита с «Напряжения в подвешенном графене») |
||
| (не показано 10 промежуточных версий 2 участников) | |||
| Строка 5: | Строка 5: | ||
== Введение == | == Введение == | ||
| − | Графен (англ. Graphene) — слой атомов углерода, соединённых посредством sp² связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью. [http://www.portalnano.ru/read/tezaurus/definitions/graphene | + | Графен (англ. Graphene) — слой атомов углерода, соединённых посредством sp² связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью. [http://www.portalnano.ru/read/tezaurus/definitions/graphene] |
==Свойства графена== | ==Свойства графена== | ||
| + | [[Файл: Graphene_properties_kot.jpg|240px|thumb|right|Гамак + кот]] | ||
| + | Для наглядности рассмотрим гипотетический гамак из графена площадью 1 м². Зная поверхностную плотность графена (0,77 мг/м²), нетрудно посчитать, что такой гамак имеет массу 0,77 миллиграмм. Несмотря на кажущуюся хрупкость, этот гамак спокойно выдержит взрослого кота (массой приблизительно 4 кг). И хотя из-за двумерности графена сравнивать его прочностные характеристики с другими 3D-материалами некорректно, для стального гамака такой же толщины «критическая» масса, приводящая к разрыву, была бы в 100 раз меньше. То есть графен на два порядка прочнее стали. | ||
| − | [[Файл: | + | Коэффициент теплопроводности: (4840±440) — (5300±480) Вт/м К [http://ru.wikipedia.org/wiki/%D2%E5%EF%EB%EE%EF%F0%EE%E2%EE%E4%ED%EE%F1%F2%FC] |
| + | |||
| + | == Как сделать подвешенный графен [http://ru.wikipedia.org/wiki/Подвешенный_графен] == | ||
| + | [[Файл: Grafen_2.jpg|240px|thumb|right|Графен, подвешенный между электродами и помещенный в магнитное поле]] | ||
| + | |||
| + | *в подложке кремния покрытой слоем диэлектрика SiO2 перед нанесением графена протравливались канавки шириной около 1 микрона. После осаждения графена с липкой ленты на эту подложку, приходилось искать удачно осаждённый графен на область с канавкой. Графен держался благодаря хорошей адгезии в местах контакта с диэлектриком в по обе стороны от канавки. [Bunch J. S., et. al. Electromechanical Resonators from Graphene Sheets Science 315, 490 (2007)] | ||
| + | *избавление от подложки [Meyer J. C. et. al. On the roughness of single- and bi-layer graphene membranes Solid State Comm. 143, 101 (2007)] | ||
| + | *вытравить диэлектрик под одноатомной плёнкой [Bolotin K. I. et. al. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene Solid State Comm. 146, 351 (2008)] | ||
| − | |||
<br style="clear: both" /> | <br style="clear: both" /> | ||
Текущая версия на 21:52, 12 февраля 2013
Составитель: Устинова Алеся
Содержание
Введение[править]
Графен (англ. Graphene) — слой атомов углерода, соединённых посредством sp² связей в гексагональную двумерную кристаллическую решётку. Его можно представить как одну плоскость графита, отделённую от объёмного кристалла. По оценкам, графен обладает большой механической жёсткостью и хорошей теплопроводностью. [1]
Свойства графена[править]
Для наглядности рассмотрим гипотетический гамак из графена площадью 1 м². Зная поверхностную плотность графена (0,77 мг/м²), нетрудно посчитать, что такой гамак имеет массу 0,77 миллиграмм. Несмотря на кажущуюся хрупкость, этот гамак спокойно выдержит взрослого кота (массой приблизительно 4 кг). И хотя из-за двумерности графена сравнивать его прочностные характеристики с другими 3D-материалами некорректно, для стального гамака такой же толщины «критическая» масса, приводящая к разрыву, была бы в 100 раз меньше. То есть графен на два порядка прочнее стали.
Коэффициент теплопроводности: (4840±440) — (5300±480) Вт/м К [2]
Как сделать подвешенный графен [3][править]
- в подложке кремния покрытой слоем диэлектрика SiO2 перед нанесением графена протравливались канавки шириной около 1 микрона. После осаждения графена с липкой ленты на эту подложку, приходилось искать удачно осаждённый графен на область с канавкой. Графен держался благодаря хорошей адгезии в местах контакта с диэлектриком в по обе стороны от канавки. [Bunch J. S., et. al. Electromechanical Resonators from Graphene Sheets Science 315, 490 (2007)]
- избавление от подложки [Meyer J. C. et. al. On the roughness of single- and bi-layer graphene membranes Solid State Comm. 143, 101 (2007)]
- вытравить диэлектрик под одноатомной плёнкой [Bolotin K. I. et. al. Ultrahigh electron mobility in suspended graphene Solid State Comm. 146, 351 (2008)]
Графен (верхний рисунок) — это 2D- (двумерный) строительный материал для других углеродных аллотропных модификаций. Он может быть свёрнут в 0D-фуллерен (слева), скручен в 1D-углеродную нанотрубку (в центре) или уложен в 3D-штабеля, образуя графит (справа).2
Публикации[править]
- The University of Manchester, Condensed Matter Physics Group: publications
- Кузькин В.А., Кривцов А.М. Описание механических свойств графена с использованием частиц с вращательными степенями свободы // Доклады Академии Наук. 2011, том 440, № 4, c. 476-479. (Скачать pdf: Рус. 188 Kb, Eng. 172 Kb)
- И.Е. Беринский, А.М. Кривцов. Об использовании многочастичных межатомных потенциалов для расчета упругих характеристик графена и алмаза // Известия РАН. Механика твердого тела. 2010, № 6, с. 60-85. (Скачать pdf: Рус. 341 Kb, Eng. 608 Kb)
- А.М. Кривцов. Теоретическая механика. Упругие свойства одноатомных и двухатомных кристаллов: учеб. пособие. - СПб.: Изд-во Политехн. ун-та, 2009. - 126 c.
