Tại sao Graphene 3D là cấu trúc Graphene xốp, không phải là dạng thù hình cacbon mới

Problem

Cụm từ Graphene 3D có thể gây hiểu nhầm. Nghe có vẻ giống một dạng thù hình cacbon mới, nhưng hầu hết các vật liệu thương mại và vật liệu trong phòng thí nghiệm được mô tả theo cách này là các tấm graphene, GO hoặc rGO được sắp xếp thành bọt, aerogel, mạng lưới có nguồn gốc từ hydrogel hoặc khối xốp.

Rủi ro kỹ thuật đang được yêu cầu quá mức. Nhà cung cấp có thể trích dẫn độ dẫn điện cao của tấm graphene, diện tích bề mặt lý thuyết cao hoặc hình ảnh xốp ấn tượng, trong khi ứng dụng thực tế phụ thuộc vào khả năng tiếp cận lỗ rỗng, mật độ, trạng thái khử, mối nối tấm, độ nén, sự thấm chất kết dính và phương pháp thử nghiệm cuối cùng.

Cơ chế

Một chiếc giường tiểu phiến nano graphene có thể được đóng gói lại. Khi các tấm chồng lên nhau chặt chẽ, phần lớn bề mặt danh nghĩa sẽ không thể tiếp cận được và các đường dẫn ion hoặc chất lỏng bị chặn. Khung graphene ba chiều giữ cho nhiều tấm tách biệt nhau, do đó bề mặt vẫn mở nhiều hơn và các electron có thể di chuyển qua khung carbon liên kết với nhau.

Graphene sheet:       --------
Graphene platelets:   ========
                      ========
3D Graphene:          /\\/\\--/\\/\\
                      |  x  x |
                      \\/\\/--\\/\\/

Các lộ trình điều chế thông thường bắt đầu bằng việc phân tán oxit graphene. Trong lộ trình tự lắp ráp, GO tạo thành một mạng gel hoặc đông lạnh, bị khử và được làm khô thành khung graphene xốp. Trong con đường thủy nhiệt, GO được khử thủy nhiệt thành hydrogel ba chiều, sau đó được sấy khô. Làm khô và giảm xác định xem cấu trúc lỗ chân lông có tồn tại hay không.

Tài liệu cuối cùng phụ thuộc vào lịch sử. Giảm hóa chất, nhiệt độ và thời gian thủy nhiệt, đông khô, sấy siêu tới hạn, ủ và thay đổi mật độ nén, dư lượng oxy, độ dẫn điện, thể tích lỗ rỗng, độ bền và độ dễ vỡ.

Tradeoff

Graphene 3D hấp dẫn khi công việc cần diện tích bề mặt có thể tiếp cận, khuếch tán ion nhanh, đường dẫn điện tử liên tục, trọng lượng nhẹ, khả năng nén hoặc giàn giáo xốp. Điều đó hướng tới các khung dẫn điện của pin, siêu tụ điện, chất hỗ trợ xúc tác, chất hỗ trợ xúc tác điện, hấp phụ dầu, bộ hấp thụ EMI và cảm biến áp suất.

Độ xốp tương tự có thể là một điểm yếu. Mật độ thấp, lỗ rỗng chứa đầy không khí, mối nối tấm và điểm tiếp xúc giữa các tấm yếu có thể làm giảm độ dẫn nhiệt khối và tăng điện trở bề mặt. Đối với các vật liệu có bề mặt tiếp xúc nhiệt, không sử dụng độ dẫn điện cao trong mặt phẳng của tấm graphene làm bằng chứng cho thấy bọt hoặc aerogel sẽ truyền nhiệt hiệu quả qua đường liên kết.

Material Strategy

Sử dụng Graphene 3D khi chính kiến trúc là lý do để thử nghiệm vật liệu. Hỏi xem tiếp cận lỗ chân lông, khuếch tán ion, nén, hấp phụ, vùng hỗ trợ chất xúc tác, hấp thụ EMI hay phản ứng áp suất có phải là cơ chế quyết định hay không.

So sánh GNP khi bột tiểu phiến đơn giản hơn có thể cung cấp đủ độ dẫn điện hoặc chất gia cố với cấu trúc dễ vỡ hơn. So sánh rGO hoặc GO khi trạng thái khử, chức năng oxy hoặc hành vi tiền chất phân tán là biến số chính. So sánh Ống nano cacbon đa thành (MWCNT) hoặc Than đen dẫn điện khi sự hình thành cầu nối hoặc mạng lưới tiếp xúc hạt là cơ chế thực sự.

Đối với hệ thống nhiệt, chỉ di chuyển Graphene 3D về phía trước sau khi đo độ dẫn nhiệt tổng thể, điện trở giao diện, áp suất tiếp xúc, độ dày đường liên kết, khả năng phục hồi nén và độ lão hóa. Nếu không, hãy sử dụng nó làm chất so sánh carbon xốp chứ không phải làm chất độn TIM mặc định.

Recommended Architectures

Measurement & Validation

1. Xác nhận dạng được cung cấp: phân tán GO, hydrogel, aerogel, bọt, nguyên khối, hạt, mạng có nguồn gốc từ bột hoặc tiền chất tổng hợp.
2. Ghi lại lộ trình khử, lộ trình sấy, ủ, cặn oxy, tro, kim loại, cặn chất khử và trạng thái SDS/TDS.
3. Đo diện tích bề mặt BET, phân bố kích thước lỗ rỗng, mật độ khối, độ xốp, độ thu hồi nén và kính hiển vi trước và sau khi xử lý.
4. Đo độ dẫn điện với mật độ, hướng, trạng thái nén, hình học, nhiệt độ, độ ẩm và phương pháp đã khai báo.
5. Xác thực chức năng thực tế: điện trở hoặc trở kháng điện cực, điện dung, hoạt động của chất xúc tác, khả năng hấp phụ, che chắn EMI, phản ứng áp suất hoặc điện trở giao diện nhiệt.

Giới hạn thẩm định

Không xuất bản đề xuất Graphene 3D chỉ từ tên vật liệu. Làm đông lạnh cấp, lô, dạng cung cấp, mật độ, cấu trúc lỗ rỗng, trạng thái nén, quy trình tích hợp, công thức hệ nền, phương pháp đo lường và tình trạng lão hóa trước khi so sánh nó với GNP, CNT, muội than, GO hoặc rGO.

Chỉ sử dụng các giá trị số làm bằng chứng sàng lọc khi phương pháp được đính kèm. Diện tích bề mặt không có BET và khả năng tiếp cận lỗ chân lông là không đầy đủ. Độ dẫn điện không có mật độ và trạng thái nén là không đầy đủ. Độ dẫn nhiệt không có đường liên kết và điện trở giao diện là không đầy đủ.

Sản phẩm liên quan

• 3D Graphene
• GNP
• GO
• rGO
• MWCNT
• Conductive Carbon Black

Ứng dụng liên quan

• Vật liệu pin
• Vật liệu che chắn EMI
• Nhựa và lớp phủ dẫn điện
• Xúc tác
• Tản nhiệt

So sánh liên quan

• GNP vs 3D Graphene
• MWCNT vs Graphene
• MWCNT vs GNP

Downloads & Engineering Support

• GNP Bảng dữ liệu kỹ thuật

Các tài nguyên này hỗ trợ sàng lọc vật liệu dẫn điện và carbon liền kề, nhưng chúng không phê duyệt các giá trị cấp độ Graphene 3D. Yêu cầu kế hoạch xác thực kiến ​​trúc Graphene 3D.

What to Validate

Xác nhận diện tích bề mặt, độ dẫn điện, mật độ, độ xốp, điện dung, che chắn, hấp phụ, hoạt động xúc tác, phản ứng áp suất và hiệu suất nhiệt với dữ liệu cụ thể của cấp độ và phép đo ứng dụng trước khi lựa chọn.