Ein Überblick über die Eigenschaften von Graphen

Graphen ist eine dünne, zweidimensionale Schicht aus Kohlenstoffatomen, die in einem hexagonalen Gitter angeordnet sind. Es ist der Grundbaustein von Graphit (der unter anderem in Bleistiftspitzen verwendet wird). Graphen ist eine bemerkenswerte Substanz mit einer Vielzahl erstaunlicher Eigenschaften, die ihm den Titel „Wundermaterial“ einbringen.

Zu den bemerkenswerten Eigenschaften von Graphen zählen einzigartige mechanische, thermische, elektrische und optische Verhaltensweisen. Beachten Sie, dass sich die meisten dieser Merkmale auf perfekte, makellose Graphenschichten beziehen. Defekte im Graphen (von denen einige auf die Produktionsprozesse zurückzuführen sind oder zum Beispiel auf Verbindungspunkte mehrerer kleinerer, „zusammengenähter“ Graphenflocken zurückzuführen sind) können dazu führen, dass Graphen schwächer wird und ganz andere Eigenschaften aufweist. Defekte können jedoch tatsächlich neue und andere Eigenschaften hervorbringen, die Graphen für bestimmte Anwendungen besser geeignet machen!

Graphen-Superzellen

Physikalische / mechanische Eigenschaften

Graphen ist eines der dünnsten Materialien der Welt – es ist nur ein Kohlenstoffatom dick (ca. 0,34 nm). Es gilt auch als das härteste 2D-Material – viel härter als Stahl oder Diamant mit den gleichen Abmessungen. Graphen hat eine Zugfestigkeit (die maximale Belastung, der ein Material beim Dehnen oder Ziehen standhalten kann, bevor es versagt oder bricht) von über 1 Tpa. Es gibt nur ein Material, das möglicherweise stärker ist als Graphen – Carbin, eine Kette aus Kohlenstoffatomen, im Grunde ein ein Atom breites Graphenband. Allerdings ist Carbin sehr schwer zu synthetisieren.

Graphen-Superkondensatorbatterie

Graphen ist leicht – es wiegt nur 0,77 Milligramm pro Quadratmeter. Da es sich um ein einzelnes 2D-Blatt handelt, weist es von allen Materialien die größte Oberfläche auf. Wenn sie sich selbst überlassen bleiben, stapeln sich Graphenschichten und bilden Graphit, die unter normalen Bedingungen die stabilste 3D-Form von Kohlenstoff.

Graphenschichten sind flexibel, und tatsächlich ist Graphen der dehnbarste Kristall – Sie können ihn um bis zu 20 % seiner ursprünglichen Größe dehnen, ohne ihn zu zerbrechen. Schließlich ist perfektes Graphen auch äußerst undurchlässig, und selbst Heliumatome können es nicht passieren.