Grafeno 3D
El grafeno 3D no es un nuevo alótropo de carbono. Es carbono sp2 de la familia del grafeno diseñado en una arquitectura porosa continua, a menudo mediante autoensamblaje, reducción y secado de óxido de grafeno. Por lo tanto, la decisión material está basada en la arquitectura: preservar la superficie accesible, las rutas iónicas, la baja densidad, la compresibilidad y la continuidad de los electrones sin aplastar ni reapilar la red.
Estructura
Una única lámina de grafeno es una lámina de carbono bidimensional. Las nanoplaquetas de grafeno son plaquetas apiladas o superpuestas. El grafeno 3D tiene una forma diferente: las láminas de grafeno o de óxido de grafeno reducido se convierten en las paredes de un esqueleto poroso continuo.
Single sheet: --------
Restacked GNP: ========
========
3D Graphene: /\\/\\--/\\/\\
| x x |
\\/\\/--\\/\\/La característica útil no es una nueva etiqueta química. Es la forma en que la red porosa mantiene abierta más área de lámina, reduce el reapilamiento y crea una ruta de carbono conectada.
Common Preparation Routes
Las rutas comerciales y de laboratorio suelen comenzar con una dispersión de óxido de grafeno. En una ruta, GO se autoensambla o gelifica, la red se congela o se seca y la reducción restaura una estructura de la familia del grafeno más conductora. En otra ruta, la reducción hidrotermal convierte GO en un hidrogel tridimensional antes del secado.
| VÍA | Typical sequence | Qualification concern |
|---|---|---|
| Self-assembly / freeze drying | Dispersión GO -> gel o red congelada -> reducción -> red porosa de grafeno | Liofilización, nivel de reducción, residuos de oxígeno, colapso de poros y fragilidad mecánica. |
| Hydrothermal assembly | Dispersión GO -> reducción hidrotermal -> hidrogel 3D -> secado | Concentración de GO, temperatura y tiempo de reducción, ruta de secado, densidad y conductividad final. |
Propiedades típicas de preselección
Utilice los siguientes valores como rangos de detección, no como especificaciones de grado aprobadas por Aurexene Materials. Una recomendación pública necesita un TDS/SDS o COA aprobado más el método, la densidad, el estado de compresión, la estructura de los poros y la prueba de aplicación.
| Propiedad | INTERVALO DE PRESELECCIÓN | POR QUÉ IMPORTA EL MÉTODO |
|---|---|---|
| Superficie específica | 300-1500 m2/g; valores más altos son posibles en estructuras optimizadas | BET depende del secado, la reducción, el acceso a los poros y si los poros permanecen abiertos. |
| Conductividad eléctrica | 100-10000 S/m como rango de detección dependiente de la arquitectura | La densidad, la reducción, el recocido, la compresión y las uniones de láminas controlan la conductividad masiva. |
| Bulk density | 5-50 mg/cm3 para muchos conceptos de detección similares a aerogeles | La baja densidad mejora el peso ligero pero reduce el volumen de contacto sólido. |
| Porosity | Often above 95% | La porosidad mejora el acceso y la difusión, pero puede reducir la conducción térmica en masa. |
Adecuación a aplicaciones
El grafeno 3D se adapta a aplicaciones donde la superficie accesible y la continuidad eléctrica son importantes al mismo tiempo: estructuras conductoras de baterías, supercondensadores, soportes de catalizadores, soportes de electrocatalizadores, adsorción de aceite, absorbentes de EMI, conductores livianos y estructuras sensibles a la presión.
Debe tratarse con precaución al trabajar con interfaz térmica predeterminada. Las láminas de grafeno pueden tener una conductividad térmica en el plano muy alta, pero una espuma o aerogel contiene aire, uniones de láminas, poco volumen sólido y muchas interfaces. Esas características pueden hacer que la transferencia de calor a través del plano sea mucho menor que el valor a nivel de hoja.
Aplicaciones relacionadas y conocimientos técnicos
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