Graphène 3D
Le graphène 3D n’est pas un nouvel allotrope de carbone. Il s’agit de carbone sp2 de la famille du graphène conçu dans une architecture poreuse continue, souvent par auto-assemblage, réduction et séchage de l’oxyde de graphène. La décision matérielle est donc basée sur l'architecture : préserver la surface accessible, les chemins ioniques, la faible densité, la compressibilité et la continuité électronique sans écraser ni réempiler le réseau.
Structure
Une seule feuille de graphène est une feuille de carbone bidimensionnelle. Les nanoplaquettes de graphène sont des plaquettes empilées ou superposées. Le graphène 3D a une forme différente : le graphène ou les feuilles d'oxyde de graphène réduit deviennent les parois d'un squelette poreux continu.
Single sheet: --------
Restacked GNP: ========
========
3D Graphene: /\\/\\--/\\/\\
| x x |
\\/\\/--\\/\\/La fonctionnalité utile n’est pas une nouvelle étiquette chimique. C'est ainsi que le réseau poreux maintient une plus grande surface de feuille ouverte, réduit le réempilage et crée une voie de carbone connectée.
Common Preparation Routes
Les voies commerciales et de laboratoire commencent généralement par une dispersion d'oxyde de graphène. Dans une voie, GO s'auto-assemble ou se gélifie, le réseau est gelé ou séché et la réduction restaure un cadre plus conducteur de la famille du graphène. Dans une autre voie, la réduction hydrothermique convertit GO en un hydrogel tridimensionnel avant séchage.
| SOLUTION | Typical sequence | Qualification concern |
|---|---|---|
| Self-assembly / freeze drying | Dispersion GO -> gel ou réseau gelé -> réduction -> réseau de graphène poreux | Lyophilisation, niveau de réduction, résidus d'oxygène, effondrement des pores et fragilité mécanique. |
| Hydrothermal assembly | Dispersion GO -> réduction hydrothermale -> hydrogel 3D -> séchage | Concentration GO, température et durée de réduction, voie de séchage, densité et conductivité finale. |
Typical Screening Properties
Utilisez les valeurs suivantes comme plages de sélection, et non comme spécifications approuvées de grade d’Aurexene Materials. Une recommandation publique nécessite un TDS/SDS ou un COA approuvé ainsi que la méthode, la densité, l'état de compression, la structure des pores et le essai d'application.
| Propriété | PLAGE DE PRÉSÉLECTION | INFLUENCE DE LA MÉTHODE |
|---|---|---|
| Surface spécifique | 300-1 500 m2/g ; des valeurs plus élevées sont possibles dans des structures optimisées | Le BET dépend du séchage, de la réduction, de l'accès aux pores et du fait que les pores restent ouverts. |
| Electrical conductivity | 100-10 000 S/m en tant que plage de blindage dépendant de l'architecture | La densité, la réduction, le recuit, la compression et les jonctions de feuilles contrôlent la conductivité globale. |
| Bulk density | 5 à 50 mg/cm3 pour de nombreux concepts de présélection de type aérogel | La faible densité améliore la légèreté mais réduit le volume de contact solide. |
| Porosity | Often above 95% | La porosité améliore l'accès et la diffusion mais peut réduire la conduction thermique globale. |
Adéquation aux applications
Le graphène 3D convient aux applications où la surface accessible et la continuité électrique comptent à la fois : cadres conducteurs de batterie, supercondensateurs, supports de catalyseur, supports d'électrocatalyseur, adsorption d'huile, absorbeurs d'interférences électromagnétiques, conducteurs légers et structures sensibles à la pression.
Il doit être traité avec prudence lors des travaux d’interface thermique par défaut. Les feuilles de graphène peuvent avoir une conductivité thermique dans le plan très élevée, mais une mousse ou un aérogel contient de l'air, des jonctions de feuilles, un faible volume solide et de nombreuses interfaces. Ces caractéristiques peuvent rendre le transfert de chaleur massif à travers le plan bien inférieur à la valeur au niveau de la feuille.
Applications associées et informations techniques
- Battery Materials
- Matériaux de blindage EMI
- Plastiques et revêtements conducteurs
- Catalyse
- Dissipation thermique
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