Graphen gibt es in verschiedenen Formen, jede mit einzigartigen Eigenschaften und Anwendungen.
5 wichtige Einblicke in die verschiedenen Formen von Graphen
1. Exfoliertes Graphen und reduziertes Graphen-Oxid
Bei exfoliertem Graphen werden die Graphenschichten mechanisch vom Graphit getrennt.
Reduziertes Graphenoxid besteht zunächst aus Graphenoxid, das dann chemisch reduziert wird, um seine Leitfähigkeit wiederherzustellen.
Beide Formen werden in Pulverform verwendet und sind Bestandteil von Anwendungen wie Beschichtungen, Kunststoffen und Verbundwerkstoffen.
Allerdings weisen sie im Vergleich zu CVD-Graphen häufig eine geringere Leitfähigkeit auf und sind bei der Herstellung in großem Maßstab und der Erzielung von Gleichmäßigkeit mit Problemen konfrontiert.
2. CVD-gewachsenes Graphen
Die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) ist ein "Bottom-up"-Verfahren, bei dem Graphen direkt auf einem Substrat, in der Regel Metall, gezüchtet wird.
Dieses Verfahren ermöglicht eine skalierbare, großflächige Produktion mit gleichmäßiger Dicke und hervorragenden Eigenschaften.
CVD-Graphen ist ideal für High-End-Anwendungen wie die Elektronik.
Es befindet sich derzeit in der Anfangsphase der Markteinführung und wird voraussichtlich erheblich wachsen.
3. Andere 2D-Materialien
Neben Graphen besteht ein erhebliches Forschungsinteresse an anderen 2D-Materialien wie Bornitrid und Übergangsmetall-Dichalcogeniden (TMDs).
Diese Materialien bieten einzigartige Eigenschaften wie dielektrische Eigenschaften und abstimmbare Bandlücken.
Sie sollen sich wie "atomare Legos" stapeln lassen, was neue Wege in der Materialwissenschaft und -technologie eröffnen könnte.
4. 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.
Die Erzielung einer gleichmäßigen Anzahl von Schichten und einer kontrollierten Stapelreihenfolge, insbesondere bei mehrlagigem Graphen, ist noch ein sich entwickelndes Forschungsgebiet.
5. Direktes Wachstum auf nicht-metallischen Substraten
Das direkte Wachstum von Graphen auf nichtmetallischen Substraten ist ein aufstrebender Bereich.
Dieser Ansatz zielt darauf ab, die Herausforderungen zu umgehen, die mit dem Transfer von Graphen von Metallsubstraten verbunden sind, die Defekte verursachen und die Qualität des Materials beeinträchtigen können.
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