Czym jest grafen?
Grafen to pojedyncza warstwa atomów węgla, która dzięki specyfice wiązań międzyatomowych wykazuje unikalne właściwości.
Materiały grafenowe występują w dwóch głównych postaciach: grafen powierzchniowy oraz grafen płatkowy. W zależności od docelowego zastosowania, należy dobrać odpowiednie parametry grafenu.
Grafen płatkowy
- Metoda produkcji
Synteza chemiczna lub mechaniczna z prekursora grafitowego polegająca na rozbiciu struktury grafitu na pojedyncze płatki grafenu.
- Postać grafenu
Grafen płatkowy występuje zarówno w formie suchego proszku, różnego rodzaju dyspersji oraz past.
Istnieje możliwość przygotowania produktu bezpośrednio pod potrzeby klienta, co obejmuje niestandardowe dyspersje (np. w innych rozpuszczalnikach) oraz funkcjonalizację chemiczną (kontrolowana zmiana właściwości grafenu).
Standardowe produkty:
- Grafen proszkowy,
- Dypresje grafenu o różnych stężeniach.
- Parametry
- Wielkość płatków,
- Stopień utlenienia (GO, rGO),
- Powierzchnia właściwa,
- Stężenie.
Grafen powierzchniowy
- Metoda produkcji
Wzrost pojedynczej warstwy grafenu na podłożu metalicznym w procesie:
- Metalurgicznym (grafen HSMG®),
- Chemicznego osadzania z fazy gazowej (grafen CVD).
- Postać grafenu
Warstwa grafenu naniesiona na dowolne powierzchnie. Standardowe podłoża:
- PMMA (polimetakrylan metylu),
- Szkło kwarcowe,
- Wafle krzemowe Si/SiO2.
- Parametry
- Wielkość i ciągłość powierzchni,
- Wielkość ziaren i sposób krystalizacji,
- Oporność powierzchniowa,
- Ilość warstw grafenu.
Właściwości grafenu
Grafen to pojedyncza warstwa atomów węgla, która dzięki specyfice wiązań międzyatomowych wykazuje unikalne właściwości.
Materiały grafenowe występują w dwóch głównych postaciach: grafen powierzchniowy oraz grafen płatkowy. W zależności od docelowego zastosowania, należy dobrać odpowiednie parametry grafenu.
Znikoma grubość
Struktura grafenu jest klasyfikowana jako dwuwymiarowa krystaliczna odmiana alotropowa węgla. Ze względu na grubość tylko jednego atomu - teoretyczna grubość warstwy to 0,335 nm.
Znikoma masa
Pojedyncza warstwa węgla posiada bardzo niską masę – tylko 0,77 mg/m2
Własności optyczne
Pojedyncza warstwa grafenu absorbuje ok. 2,3% światła białego.
Wysokie przewodnictwo elektryczne
Grafen jest półprzewodnikiem z zerową przerwą wzbronioną. Teoretyczny limit ruchliwości elektronów w grafenie wynosi 200 000 cm2 V -1.s-1. Transport balistyczny nośników (bez rozproszeń) jest możliwy dla sub-mikrometrycznych odległości.
Wyjątkowa wytrzymałość mechaniczna
Dzięki sile wiązań węgiel-węgiel, grafen charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością na rozciąganie 130 GPa (dla odniesienia, ten sam parametr dla warstwy stali to 0,376 GPa). Oprócz tego, warstwa grafenu charakteryzuje się pewną elastycznością, zachowując oryginalny kształt po naprężeniu.
Przewodnictwo termiczne
Warstwa grafenu wykazuje anizotropowe przewodnictwo termiczne. Przepływ ciepła jest ponad 100-krotnie większy dla kierunku wzdłuż warstwy grafenu niż prostopadle do warstwy.
Komercyjne zastosowanie grafenu
Grafen może być stosowany zarówno do polepszenia własności już istniejących produktów jak i wykorzystany do stworzenia nowych, innowacyjnych technologii. Zastosowania są tworzone w następujących gałęziach przemysłu:
Budownictwo, sensory, ekrany dotykowe, elektronika, kompozyty, przemysł kosmiczny, membrany filtracyjne, magazynowanie energii, sprzęt sportowy... i wiele, wiele innych!