신소재라 불리는 그래핀에 대해 궁금해요

Question

뉴스 기사를 보니 그래핀 감쇠재라는 단어를 보았습니다 진동에너지를 열에너지로 변환한다는 이 신소재는 어떤 과학적 원리인지 알고 싶어요

탈퇴한 사용자 · Accepted Answer

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.그래핀 감쇠재는 진동에너지를 열에너지로 변환하는 신소재로 그래핀이라는 물질을 이용하여 만들어졌습니다. 그래핀은 탄소 원자들이 평면 구조로 배열된 이차원 물질로 매우 강한 결합력을 가지고 있습니다. 이러한 강한 결합력은 그래핀 감쇠재가 진동 에너지를 흡수하고 열 에너지로 변환하는 데에 도움을 줍니다.그래핀 감쇠재의 작용 원리는 주로 두 가지로 설명할 수 있습니다.  그래핀의 평면 구조는 진동 에너지를 흡수하는 데에 매우 효율적입니다. 그래서 그래핀 감쇠재는 진동 에너지를 흡수하고 그래핀 내부에서 열 에너지로 변환합니다.  그래핀은 전기 전도성이 매우 높은 물질이기 때문에 진동 에너지를 전기 에너지로 변환하는 데에도 효율적입니다. 이러한 작용 원리들이 결합하여 그래핀 감쇠재는 진동 에너지를 흡수하고 열 에너지로 변환하는 데에 매우 효율적인 신소재가 되는 것입니다.그래핀 감쇠재는 현재 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 예를 들어 건축물의 지진 대비나 자동차의 충격 흡수재로 사용되고 있습니다. 그리고 전자기기의 내부 부품에서 발생하는 진동 에너지를 흡수하여 배출하는 역할을 하기도 합니다. 그래서 그래핀 감쇠재는 우리 생활에 매우 중요한 역할을 하고 있으며 더 많은 분야에서의 응용 가능성을 가지고 있습니다.저는 그래핀 감쇠재에 대해 더 자세히 알고 싶으시다면 언제든지 저에게 문의해주세요. 감사합니다.도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.

김재훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 김재훈 과학전문가입니다.그래핀 감쇠재는 그래핀과 다른 소재를 결합하여 만든 신소재입니다. 그래핀은 탄소 원자들이 육각형 벌집 모양으로 연결된 2차원 평면 구조를 가진 물질로, 뛰어난 강도, 전도성, 열전도성 등을 가지고 있습니다.그래핀 감쇠재는 그래핀의 이러한 특성을 이용하여 진동 에너지를 열 에너지로 변환하여 소멸시키는 원리로 작동합니다. 그래핀은 진동 에너지를 흡수하여 열로 변환하는 능력이 뛰어나기 때문입니다.구체적으로, 그래핀 감쇠재는 그래핀과 다른 소재를 결합하여 그래핀의 층간 거리를 조절합니다. 그래핀의 층간 거리가 좁을수록 진동 에너지를 흡수하는 능력이 높아집니다. 따라서 그래핀 감쇠재는 그래핀의 층간 거리를 좁게 조절하여 진동 에너지를 효과적으로 흡수하고 소멸시킵니다

아리따운솔개286 · Answer

안녕하세요. 정철 과학전문가입니다.그래핀은 지금도 활발하게 연구되고 있는 신소재로 2D 평면구조의 벌집모양의 구조체 입니다. 열 전도성이 좋고 얇은 박막으로 만들어 전자재료등으로 활용될수 있어 그 응용분야도 매우 다양합니다. 차세대 신소재로 각광받고 있지만 아직 양산은 안되는 것으로 알고 있습니다.

페퍼민트 · Answer

안녕하세요. 김지호 과학전문가입니다.그래핀은 탄소 동소체로, 탄소 원자들은 육각형의 꼭짓점에 존재하며 넓게 퍼진 육각형 벌집 모양의 2차원 평면 결정 구조를 이루고있습니다. 그래핀은 원자 한 개 정도의 0.2nm 두께로 이루어진 막으로 두께는 매우 얇지만 물리/화학적 안정성이 높습니다. 얇고 가벼우면서 내구성이 좋고, 독특한 물리적 화학적 성질 때문에 활용 범위가 넓은데, 그래핀은 매우 높은 전성, 전자 이동도, 높은 열 전도도를 가지고 있으며 이론적 비 표면적도 큽니다. 또한 한 층이기 때문에 가시광선에 대한 흡수량도 적습니다. 다른 물질과 비교해보면, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체인 단결정 규소보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있습니다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하고, 다이아몬드보다 2배 이상 열 전도성이 높으며, 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다고합니다. 따라서 그래핀은 가벼우면서 내구성 강한 물체를 만들어 비행기나 자동차, 건축자재 등에 사용될 수 있으며 그래핀의 강도로 섬유를 만든다면 가볍고 안전한 전투복과 방탄복을 만들 수 있다는 점에서 주목받고 있습니다.

강종훈 전문가 · Answer

안녕하세요. 강종훈 과학전문가입니다.그래핀은 탄소 원자로 이루어진 이차원 소재로, 각 원자가 정육면체 구조로 배열되어 있습니다. 이것은 특이한 물리적, 화학적 특성을 제공합니다. 그래핀은 희소한 소재이며, 특히 탄소 나노구조의 한 형태로 간주됩니다.주목할만한 특징 중 하나는 그래핀의 우수한 전기 전도성입니다. 탄소 원자가 피혁면에 가까이 위치하고 있어 전자가 자유롭게 이동할 수 있습니다. 또한, 그래핀은 열을 매우 효과적으로 전도할 수 있는 높은 열 전도성을 가지고 있습니다.이 소재는 높은 강도를 가지고 있어서 강철보다도 강하며, 동시에 매우 가벼워서 무게 대비 강도가 뛰어납니다. 이러한 특성으로 그래핀은 강화 소재로 사용될 수 있습니다.또한, 그래핀은 유연하면서도 투명하게 만들 수 있습니다. 이러한 특성으로 유연한 전자 소자나 투명 전극과 같은 응용 분야에서도 그래핀이 활용됩니다.총체적으로, 그래핀은 다양한 분야에서 혁신적인 응용 가능성을 가진 소재로 간주되며 연구와 개발이 계속 진행되고 있습니다.

신기한친칠라145 · Answer

안녕하세요. 송종민 과학전문가입니다.탄소 동소체 중 하나인 그래핀(graphene)에 있어서 탄소 원자들은 육각형의 꼭짓점에 존재하며(sp2 결합) 넓게 퍼진 육각형 벌집 모양의 2차원 평면 결정 구조를 이룬다. 그래핀은 원자 한 개 두께로 이루어진 막으로 안정적인 구조로 존재한다. 그래핀의 두께는 0.2nm 정도이지만 물리적 화학적 안정성이 높다.그래핀은 기존의 전도성 소재와 필름재 등을 대체할 가능성이 있으며, 그래핀을 이용한 완제품 및 생산 및 검사에 필요한 장비들의 시장 규모가 늘어날 것으로 보인다.그래핀은 가벼우면서 내구성 강한 물체를 만들어 비행기나 자동차, 건축자재 등에 사용한다. 그래핀의 강도로 섬유를 만든다면 가장 가볍고 안전한 전투복과 방탄복을 만들 수 있다는 점에서 이를 이용한 탄소 섬유가 주목받고 있기도 하다.그래핀 나노 소재는 다양한 성능을 가지기에 그 응용 분야는 무궁무진하다. 특히 뛰어난 강도, 열전도율, 전자이동도 등이 요구되는 디스플레이, 2차 전지, 태양 전지, 자동차, 조명 등 다양한 산업에 응용되어 핵심 소재로서 주목받고 있다. 투명 전극 재료는 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상이면서 전기적 특성을 만족시켜야 하며 전하가 충분하고 이들 전하가 쉽게 움직일 수 있는 구조로 되어 있어야 한다. 투명 전극에 그래핀을 활용할 경우 면 저항의 크기에 따라 다음과 같은 분야에 사용된다.10~100 Ω/sq - OLED 디스플레이 및 태양전지∼100 Ω/sq - PDP 광학필터 및 전자차폐제∼500 Ω/sq - 터치스크린 등

하얀도화지113 · Answer

안녕하세요. 김경태 과학전문가입니다.그래핀 감쇠재는 진동 에너지를 열 에너지로 변환하는 신소재입니다. 이 신소재의 원리는 피에조전효과와 열전효과를 이용하는 것입니다.피에조전효과는 일정한 압력이나 응력이 가해질 때, 그래핀과 같은 일부 소재에서 발생하는 전기적인 변화를 의미합니다. 이 신소재는 진동이 가해지면 그래핀의 구조에 변화가 생기고, 이러한 구조 변화로 인해 전하의 이동이 일어나게 됩니다.그 다음으로, 열전효과는 온도 차이로 인해 전기적인 에너지 변화가 발생하는 현상입니다. 그래핀 감쇠재는 진동으로 인해 발생한 열 에너지를 이용하여 온도 차이를 만들고 이를 전기 에너지로 변환합니다. 이는 그래핀의 전기전도성과 열전도성이 뛰어나기 때문에 가능한 것입니다.

전기·전자

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