4 Great Methoden Make Graphene zu Hause, zusammen mit Graphene Basics
Was ist Graphene?
Graphene ist eine einlagige Kohlenstoffpolymer.
Graphene ist aus reinem Kohlenstoff. Es ist ein Material, in dem die Kohlenstoffatome in einer einzelnen Schicht angeordnet sind, ein Wabenmuster entsteht. Es soll betont werden, dass diese Schicht aus Kohlenstoff nur ein Atom dick ist, obwohl einige Autoren zu zehn Schichten aus Kohlenstoff betrachten bis Graphen zu sein. Wenn wir zehn oder mehr Graphenschichten aufeinander gestapelt sind, würde die resultierende Substanz Graphit genannt werden, das ist, was wir in Bleistiftminen verwenden.
Der Begriff Graphen wurde von Hanns-Peter Boehm geprägt. Einige Wissenschaftler beziehen sich auf Graphen mit dem Begriff „Null-Band-Gap-Halbleiter“. Es ist auch unter verschiedenen Schreibweisen wie grafene und graphen bekannt, aber die sind nicht korrekt in Englisch, obwohl sie in anderen Sprachen gültig sein könnten.
Wenn Sie Ihr eigenes Graphen zu machen interessiert sind, scrollen Sie bitte nach unten wie man Graphene zu Hause oder eine eigene Seite mit DIY Graphen Anweisungen besuchen nur. Sie werden wahrscheinlich wollen, wenn Sie bereits über die Herstellung von Graphen mit einem Lightscribe DVD-Laufwerk gehört habe nach unten scrollen, aber einige Graphitoxid als Ausgangspunkt benötigen. Wenn Sie in Graphen oder einer Graphen verwandten Technologie investieren mögen, werfen Sie einen Blick auf, wie in Graphene zu investieren.
Graphene Entdeckung
Graphene Eigenschaften
Graphene hat eine Reihe von sehr interessanten Eigenschaften. Wie wir gelernt haben, ist Graphen eine Wabenstruktur ausschließlich aus Kohlenstoffatomen besteht. Wir tun unser Bestes, um diese Eigenschaften in juristischer Hinsicht zu erklären. Wenn Sie lieber die Zahlen sehen würden sich, zusammen mit unseren Quellen finden Sie auf unserer Seite auf Graphene Eigenschaften. Die Seite kann nützlich sein, wenn Sie einige wissenschaftliche Forschung tun oder einfach nur brauchen, um zu sehen, wo ein genauen Informationen zu finden. Wenn nicht anders angegeben, ist der Schwerpunkt in diesem Artikel auf Freiform-Graphen.
Elektronisches Transportsystem und electron mobility
Eine sehr wichtige Eigenschaft von Graphen ist das einzigartige elektronisches Transportsystem und die daraus resultierende hohe Elektronenbeweglichkeit. Elektronenmobilität beschreibt, wie schnell sich ein Elektron durch ein Material bewegen kann. Metalle und Halbleiter sind von besonderem Interesse wegen ihrer Verwendung in der Elektronik.
Graphene schlägt Silicon Speed-weise
mit niedrigem spezifischem Widerstand
Eine weitere Eigenschaft Graphen fest an der hohen Elektronenmobilität verbunden ist seine geringe spezifische Widerstand. Der spezifische Widerstand eines Blattes von Graphen ist 10 -6 ω * cm. Um diese Zahl zu relativieren, ist der spezifische Widerstand von Graphen niedriger als der spezifischen Widerstand von Silber bei Raumtemperatur. By the way, bei Raumtemperatur, Silber war das niedrigste Widerstand Material Wissenschaftler bekannt - das heißt, bis Graphen kam.
Warum ist die freie Form Graphene überlegen?
Graphene wahrscheinlich klingt wie ein ziemlich cool Material so weit. Wenn Sie Ihr eigenes Graphen zu machen interessiert sind, lesen Sie, wie Graphen zu machen oder einfach nur lesen Sie weiter, ist die Information weiter unten auf der Seite.
Graphene Transistoren und Graphene Logik
Die Transistoren in digitalen Schaltungen haben zwei verschiedene Zustände, ON und OFF (Transistoren haben tatsächlich mehrere verschiedene Zustände außer ON und OFF aber diese beiden sind von Hauptinteresse in dieser Diskussion). Reines Graphen schafft Probleme, die durch eine erhebliche Menge an Strom, auch wenn in dem AUS-Zustand durch. Graphene führt in dem AUS-Zustand, weil es ein Stromnull Bandgap-Halbleiter ist. Ein Null-Bandabstand-Halbleiter benötigt kein externes elektrisches Feld leitfähig zu werden. Das Ergebnis: Graphen-Logikgatter eine hohe statische Verlustleistung - sie verbrauchen Leistung sowohl wenn das Gerät ein- und ausgeschaltet. Es gibt zwei Ansätze, dieses Problem entgegenzuwirken: die Gatelänge verkürzen oder dotierte Graphen verwenden.
Graphene kann in der gleichen Weise dotiert werden ein Siliziumkristall dotiert ist. Wenn es mit Kalium-Ionen dotiert ist, die Elektronenbeweglichkeit kann um bis zu 20-fache verringert werden. Die gesteuerte electron mobility Reduktion ist ein erwünschter Effekt in solchen Fällen. Weitere Forschung ist notwendig, um die optimalen Dotierungsstoffe und deren Konzentrationen zu offenbaren.
Selbstheilungseigenschaften
Eine interessante Eigenschaft von Graphen ist Selbstheilung. Das bedeutet, dass, wenn wir von überall innerhalb der Graphenschicht ein Kohlenstoffatom entfernen, und dann das Blattes zu Kohlenstoffatomen belichten oder einige kohlenstoffhaltigen Molekülen, einer von ihnen in Position perfekt einschnappen, die Lochfüllung durch das entfernte Kohlenstoffatom, erstellt, und Einpassen in das hexagonale Muster. Die Fähigkeit zur Selbstheilung ist von großer Bedeutung für die Nanotechnologie, da ein einziges Streu Ion ein Loch in der Nanostruktur lochen kann, wodurch es nutzlos. Wenn die Nanostruktur selbst heilen kann, dann könnte es der Lage sein, die harten Umwelteinflüssen standhalten.
Wärmeleitfähigkeit
Relative Materialstärke vs. Gewicht
Leichtes Graphene-basiertes Material.
Dieses aufregende neue Material ist eines der stärksten Materialien der Wissenschaft bekannt. Dank seiner einatomigen Dicke Graphen können in ein kleines Volumen gepackt werden kann, während eine extrem hohe Oberfläche beibehalten wird. Ein Quadratmeter (10,7 Quadratfuß) von Graphen wiegt unter 1 Milligramm. Das macht es das Material mit überlegenem Gewicht zu Fläche und Flächenverhältnisse auf dem Volumen im Vergleich zu anderen hohem spezifischen Bereich Materialien. Trotz sehr stark zu sein, ist die Kohlenstoffschicht nur ein Atom dick und leicht bricht. Dies macht mit Graphen eine anspruchsvolle Aufgabe zu arbeiten. Wissenschaftler haben Materialien auf Graphen-Basis entwickelt, die die Vorteile der einzigartigen Eigenschaften des Graphens nehmen, während es dick genug machen viel höheren Belastungen standhalten.
Wie Graphene kaufen?
Graphene ist aus einer Reihe von Online- und Offline-Händlern verfügbar. Der Preis von Graphen ist nicht sehr attraktiv im Moment: ca. 300 $ (. Ca. 250 EUR) für 1 Gramm reinen, 3 nm gefiltert Graphen-Nanopulver. Natürlich ist Graphen Preis erwartet wie die Anzahl der Hersteller erhöht zu reduzieren. Alternativ, wenn Sie schauen, um Geld statt die Ausgaben zu machen, werfen Sie einen Blick auf, wie in Graphene zu investieren.
Es stellt sich heraus, dass viele Leser Graphen zu Hause machen wollen, so ist hier ein Spoiler: es möglich ist, selbst kleine Mengen an hausgemachten Graphen zu erstellen! Obwohl jedoch möglich, es ist nicht leicht, erhebliche Mengen zu machen. In der Tat, als dies geschrieben wird, haben Wissenschaftler immer noch keine Ahnung, wie effizient in großen Mengen Graphen zu machen und hohen Qualitäten, weil die technologischen Prozesse noch nicht entwickelt worden. Dennoch ist es ziemlich trivial DIY Graphenschichten in kleinen Mengen zu machen.
Methode 1: Sticky-tape
Methode 2: Die Küchenmixer
Shear Exfoliation in Flüssigkeiten beginnt, indem pulverförmige Kristalle in einer Flüssigkeit gießt, und dann einen Schermischer zu trennen (Peeling) Schichten von Material aus dem Kristall. Die Flüssigkeit, die in solchen Verfahren verwendet wird, wird so gewählt, dass die kleinen Partikel Graphen nicht wieder zusammenklumpen, und das Ergebnis ist eine flüssige Suspension von Graphen. Die Suspension kann dann getrocknet wird Graphen-Nano zu erhalten, oder es könnte direkt in späteren technologischen Prozessen verwendet werden, wie zum Beispiel Herstellung von Graphen-Beschichtungen und andere.
Also, wie Sie Graphen zu Hause mit dieser Methode? Nun können Sie die Schermischer mit einem Küchenmixer ersetzen (da Schermischung ein ausgefallenes Wort für High-Tech-Mischung ist), und anstelle von speziellen Flüssigkeiten können Sie Wasser und Spülmittel verwenden. Das Reinigungsmittel wird hinzugefügt, so dass die Partikel nicht verklumpen, und wirkt als Tensid. Eine große Quelle von Graphitpulver sind Bleistiften. Einfach Pulver ein paar Bleistiftminen und das Pulver zu der Waschmittellösung hinzufügen, dann eine Zeit lang mischen. Sofern Sie Zugriff auf spezielle Mikroskope und andere Geräte haben, werden Sie wahrscheinlich nicht in der Lage sein, die Existenz von Graphen in der Reinigungslösung, um zu bestätigen, aber es ist eine kurze Faustregel Sie die Partikelgröße zu bestimmen, verwenden können. Allgemein gesprochen, wenn die Graphen-Teilchen zu groß sind, werden sie an den Boden des Behälters sinken, während, wenn sie kleiner sind, sie nach oben schwimmen. Nanopartikel sind so klein, dass sie Mitte Wasser suspendiert wird, und das ist, was Sie anstreben, wenn Sie Graphen machen wollen. Nachdem Sie genug Graphenpartikel machen, möchten Sie vielleicht die Aussetzung und lassen Sie es filtern, um zu trocknen.
Davon abgesehen, obwohl diese Methode Graphen der Herstellung im Papier beschrieben wurde oben erwähnt, und es funktionierte für die Forscher, nicht zu aufgeregt darüber zu Hause auf diese Weise zu tun. Es ist chaotisch und erzeugt sehr kleines Nano-Flocken von Graphen, etwas nicht zu Ihren Freunden, prahlen, wenn Sie ein High-Tech-Labor im Keller haben und beabsichtigen, sie zu verwenden, um Graphen-Transistoren zu machen. Auf der anderen Seite, diese Technologie zusammen mit der Beschallung flüssiger Phase Peeling unterstützt könnte definieren, wie Graphen in der Zukunft in der industriellen Einstellungen vorgenommen wird, wegen seiner Skalierbarkeit.
Methode 3: DVD-Brenner - LightScribe-Technologie Ansatz
Methode 4: heptan-Wasser-Grenzfläche der Filmbildung
Öl auf dem Wasser schwimmt.
Dies ist das neueste DIY Graphen Rezept wir bisher gehört haben. Es geht um ein wenig Fluidphysik zu erklären, was hier zunächst vor sich geht. Wenn Sie eine nicht wasserlösliche Flüssigkeit in Wasser gegossen wird sie entweder schwimmen auf dem Wasser oder dem Wasser schwimmt oben auf sie, je nachdem, ob die zugegebene Flüssigkeit ist schwerer (dichteren) oder leichter (weniger dicht) als Wasser. Ein gängiges Beispiel ist Öl auf Wasser schwimmende (siehe Abbildung).
Graphene auf der Wasser-Heptan-Schnittstelle.
Die Idee ist es, den feingemahlenen Graphit mit Wasser und Heptan zu mischen (1: 1-Verhältnis von Wasser und Heptan) und es für eine Weile beschallen. Was dann geschieht, ist, dass Graphitflocken an der Grenzfläche zwischen Wasser und peelen Heptan und Graphen tatsächlich „Klettern“ auf die Glaswände des Fläschchens beginnt. Wenn ein hydrophiles Substrat, wie ein Glasobjektträger, durch die Grenzfläche eingebracht wird, wird ein dünner Film aus Graphen, die Wänden der Rutsche steigt ebenso. Die Glasobjektträger können dann extrahiert werden und nach dem Trocknen Sie mit graphenbeschichteten Glas gelassen werden. Wenn Sie einen Polyethylenbehälter verwenden, werden die resultierenden Graphen nicht die Wände des Fläschchens klettern, aber man kann es immer noch mit einer Folie aus Glas oder anderem hydrophilen Material hergestellt extrahieren. Das Ergebnis wird in dem Bild auf der rechten Seite angezeigt.
Graphene auf Glas.
Dies ist möglicherweise der einfachste Weg, DIY Graphen zu Hause als ein beliebig großer Bogen zu machen. Andere Methoden schaffen nur Graphenflocken, aber diese Flocken könnten möglicherweise anstelle von Graphitflocken in diesem Verfahren als Verfeinerung Stufe verwendet werden. Probieren Sie es aus und lassen Sie uns wissen, wie es geht!
Wie Graphitoxid zu Hause machen?
Haftungsausschluss
Wenn Sie Zugang zu einem Labor haben und Sie tun dies für ein Projekt oder ein Experiment, lassen Sie uns eine Nachricht und lassen Sie uns wissen, wie es gelaufen ist. Wir würden gerne hier Ihre Erfolgsgeschichte mit einzubeziehen.
Einführung
Das Verfahren
Rühre 100 g Graphitpulver mit 50 g Natriumnitrat in 2,3 Litern technischer Schwefelsäure. Achten Sie darauf, die Zutaten in einem viel größeren als benötigten dichten Behälter in einem Eisbad bei null Grad Celsius, als Sicherheitsmaßnahme angeordnet zu mischen. Der Behälter sollte mindestens 15 bis 20 Liter Volumen sein.
VORSICHT! Nach 30 Minuten vergangen sind, langsam und vorsichtig 4,8 Liter Wasser in die Mischung unter Rühren hinzufügen. Die Zugabe von Wasser wird eine exotherme Reaktion hervorrufen, die die Temperatur des Gemisches erhöht werden bis 100 Grad Celsius, und große Mengen von Gas zu schließen, werden in einer heftigen Reaktion freigesetzt werden! Man hält die Temperatur bei 98 Grad Celsius für weitere 15 Minuten. VORSICHT! Die Mischung wird nun in der Farbe braun.
die Temperatur 15 Minuten aufrechterhalten worden ist, verdünnte das Gemisch weiter auf insgesamt 14 Liter Flüssigkeit mit warmem Wasser. Hinzufügen, 3% Wasserstoffperoxid, um die übrig gebliebenen Permanganat zu reduzieren. Nach der Zugabe von Wasserstoffperoxid, sollte die Mischung hell gelb.
Filtern Sie die Mischung noch warm. Der Filter wird eine gelbbraune Farbe annehmen. Der Filterkuchen dreimal mit insgesamt 14 Liter warmes Wasser. Disperse das resultierende Graphitoxid in 32 Liter Wasser. Um trockenes Graphitoxid zu erhalten, müßten Sie eine leistungsfähige Zentrifuge. Da dies wahrscheinlich nicht verfügbar ist, erhitzen das Wasser, das Graphitoxid bis 40 Grad Celsius und warten, bis das Wasser verdunstet. Ein großer Behälter funktioniert am besten, da die größere Fläche Verdunstung erleichtern.
Höhere Qualität Graphitoxid auf diese Weise erhalten wird eine hellgelbe Farbe haben, während schlechtere Qualität Graphitoxid auf einem grünen bis schwarzen Farbton nehmen. Sie können diese Graphitoxid in einer wässrigen Lösung, um Ihre Experimente durchführen mit Lightscribe zu Hause treibt.