Grafeno 3D
O grafeno 3D não é um novo alótropo de carbono. É carbono sp2 da família do grafeno projetado numa arquitetura porosa contínua, muitas vezes por meio de automontagem, redução e secagem de óxido de grafeno. A decisão do material é, portanto, liderada pela arquitetura: preservar a área de superfície acessível, caminhos iónicos, baixa densidade, compressibilidade e continuidade eletrónica sem esmagar ou reempilhar a rede.
Estrutura
Uma única folha de grafeno é uma folha de carbono bidimensional. Nanoplacas de grafeno são partículas lamelares empilhadas ou sobrepostas. O grafeno 3D tem uma forma diferente: folhas de grafeno ou óxido de grafeno reduzido tornam-se as paredes de um esqueleto poroso contínuo.
Single sheet: --------
Restacked GNP: ========
========
3D Graphene: /\\/\\--/\\/\\
| x x |
\\/\\/--\\/\\/O recurso útil não é um novo rótulo químico. É a forma como a rede porosa mantém mais área de folha aberta, reduz o reempilhamento e cria um caminho de carbono conectado.
Common Preparation Routes
As rotas comerciais e laboratoriais geralmente começam com uma dispersão de óxido de grafeno. Numa rota, o GO se automonta ou gelifica, a rede é congelada ou seca e a redução restaura uma estrutura da família do grafeno mais condutora. Em outra rota, a redução hidrotérmica converte o GO em um hidrogel tridimensional antes da secagem.
| Route | Typical sequence | Qualification concern |
|---|---|---|
| Self-assembly / freeze drying | Dispersão GO -> rede de gel ou congelada -> redução -> rede de grafeno poroso | Liofilização, nível de redução, resíduo de oxigénio, colapso de poros e fragilidade mecânica. |
| Hydrothermal assembly | Dispersão GO -> redução hidrotérmica -> hidrogel 3D -> secagem | Concentração de GO, temperatura e tempo de redução, rota de secagem, densidade e condutividade final. |
Typical Screening Properties
Use os seguintes valores como intervalos de triagem, não conforme especificações de classe Aurexene Materials aprovadas. Uma recomendação pública precisa de um TDS/SDS ou COA aprovado, além do método, densidade, estado de compressão, estrutura de poros e ensaio de aplicação.
| Propriedade | Screening range | Why method matters |
|---|---|---|
| Área de superfície específica | 300-1500 m2/g; valores mais altos são possíveis em estruturas otimizadas | A APOSTA depende da secagem, redução, acesso aos poros e se os poros permanecem abertos. |
| Condutividade elétrica | 100-10000 S/m como uma intervalo de triagem dependente da arquitetura | Densidade, redução, recozimento, compressão e junções de folhas controlam a condutividade em massa. |
| Densidade aparente | 5-50 mg/cm3 para muitos conceitos de triagem semelhantes a aerogel | A baixa densidade melhora o peso leve, mas reduz o volume de contacto sólido. |
| Porosidade | Often above 95% | A porosidade melhora o acesso e a difusão, mas pode diminuir a condução térmica em massa. |
Ajuste de aplicação
O grafeno 3D se adapta a aplicações onde a área de superfície acessível e a continuidade elétrica são importantes ao mesmo tempo: estruturas condutoras de baterias, supercapacitores, suportes de catalisadores, suportes de eletrocatalisadores, adsorção de óleo, absorvedores EMI, condutores leves e estruturas sensíveis à pressão.
Deve ser tratado com cautela no trabalho de interface térmica padrão. As folhas de grafeno podem ter uma condutividade térmica no plano muito alta, mas uma espuma ou aerogel contém ar, junções de folhas, baixo volume de sólidos e muitas interfaces. Esses recursos podem tornar a transferência de calor através do plano muito menor do que o valor no nível da folha.
Aplicações relacionados e informações técnicas
- Materiais de bateria
- Materiais de blindagem EMI
- Plásticos e Revestimentos Condutivos
- Catálise
- Dissipação de Calor
- Como distinguir GNP, GO, rGO, grafeno esfoliado líquido-iónico e grafeno 3D
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