Graphen gibt es in verschiedenen Formen, darunter exfoliertes Graphen, reduziertes Graphenoxid und CVD-gewachsenes Graphen. Jede Form hat einzigartige Eigenschaften und Anwendungen, wobei CVD-Graphen aufgrund seiner Skalierbarkeit und Einheitlichkeit in industriellen Umgebungen besonders beliebt ist.
Exfoliertes Graphen und reduziertes Graphenoxid:
Diese Formen von Graphen werden in der Regel in einem "Top-Down"-Verfahren hergestellt, ausgehend von Graphit. Bei exfoliertem Graphen werden die Graphenschichten mechanisch vom Graphit abgetrennt, während reduziertes Graphenoxid zunächst aus Graphenoxid besteht, das dann chemisch reduziert wird, um seine Leitfähigkeit wiederherzustellen. Beide werden in Pulverform verwendet und sind Bestandteil von Anwendungen wie Beschichtungen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen. Im Vergleich zu CVD-Graphen weisen sie jedoch häufig eine geringere Leitfähigkeit auf, und die Herstellung in großem Maßstab und die Erzielung von Gleichmäßigkeit stellen eine Herausforderung dar.CVD-gewachsenes Graphen:
Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist ein Bottom-up-Verfahren, bei dem Graphen direkt auf einem Substrat, in der Regel Metall, wächst. Dieses Verfahren ermöglicht eine skalierbare, großflächige Produktion mit gleichmäßiger Dicke und ausgezeichneten Eigenschaften, was es ideal für High-End-Anwendungen wie die Elektronik macht. CVD-Graphen befindet sich derzeit in der Anfangsphase der Marktakzeptanz und es wird erwartet, dass es erheblich wächst.
Andere 2D-Materialien:
Neben Graphen besteht ein erhebliches Forschungsinteresse an anderen 2D-Materialien wie Bornitrid und Übergangsmetall-Dichalcogeniden (TMDs), die einzigartige Eigenschaften wie dielektrische Eigenschaften und abstimmbare Bandlücken aufweisen. Diese Materialien sollen sich wie "atomare Legosteine" stapeln lassen, was neue Wege in der Materialwissenschaft und -technologie eröffnen könnte.Herausforderungen bei der Graphenproduktion:
Trotz der Fortschritte bestehen weiterhin Herausforderungen bei der Kontrolle von Defekten und Schichten in der Graphenproduktion. Defekte wie Leerstellen, Falten und funktionelle Gruppen können die Eigenschaften und Anwendungen von Graphen beeinträchtigen. Darüber hinaus ist das Erreichen einer einheitlichen Anzahl von Schichten und einer kontrollierten Stapelreihenfolge, insbesondere bei mehrlagigem Graphen, immer noch ein sich entwickelndes Forschungsgebiet.
