Graphen ist ein zweidimensionales Material.
Es besteht aus einer einzigen Schicht von Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind.
Diese Struktur verleiht Graphen seine einzigartigen Eigenschaften.
Zu diesen Eigenschaften gehören hohe elektrische und thermische Leitfähigkeit, Flexibilität und optische Transparenz.
4 wichtige Einblicke in die dimensionale Struktur von Graphen
1. Zweidimensionale Struktur
Graphen ist ein einatomiges Schichtmaterial.
Seine Dicke beträgt nur 0,34 nm.
Die Kohlenstoffatome sind in einem wabenförmigen Gitter dicht aneinander gepackt.
Der interatomare Abstand beträgt 1,42 Å.
Diese zweidimensionale Anordnung ist der Hauptgrund für die außergewöhnlichen Eigenschaften von Graphen.
2. Einzigartige Eigenschaften
Die zweidimensionale Struktur von Graphen ermöglicht eine bedeutende theoretische spezifische Oberfläche (2630 m²/g).
Es hat eine extrem hohe Elektronenbeweglichkeit (~2 × 10⁵ cm²/Vs).
Der Elastizitätsmodul ist hoch und liegt bei 1 TPa.
Die Wärmeleitfähigkeit ist außergewöhnlich und liegt zwischen 3500-5000 W/mK.
Die elektrische Leitfähigkeit ist ebenfalls bemerkenswert, mit einer kritischen Stromdichte von 10⁸ A/cm².
3. Anwendungen
Dank seiner einzigartigen Eigenschaften eignet sich Graphen für verschiedene Anwendungen.
Dazu gehören Elektronik, Verbundwerkstoffe, Membranen und Technologien der nächsten Generation für erneuerbare Energien (z. B. Solarzellen).
Die Massenproduktion von hochwertigem Graphen mit wenigen oder keinen Verunreinigungen oder Defekten und großer Korngröße zu angemessen niedrigen Kosten bleibt jedoch eine Herausforderung.
4. Produktionsmethoden
Für die Herstellung von Graphen wurden verschiedene Methoden entwickelt.
Dazu gehören die mechanische Exfoliation, die Flüssigphasen-Exfoliation, die Sublimation von Siliziumkarbid (SiC) und die chemische Gasphasenabscheidung (CVD).
CVD-Graphen bezieht sich auf Graphen, das durch die CVD-Methode hergestellt wird, wodurch es sich von anderen Formen von Graphen unterscheidet.
CVD ist eine wirksame Methode zur Gewinnung von hochwertigem Graphen.
Sie kann jedoch zu einem hohen Schichtwiderstand führen, der die Leistung organischer elektronischer Geräte beeinträchtigt, die transparente Elektroden auf Graphenbasis verwenden.
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