Three Dımensıonal (3d) Graphene Networks: Synthesis Methods
Grafen, karbon atomlarının bir bal peteği şeklinde düzenlenmiş tek bir tabakasından oluşan \"bir mucize iki boyutlu (2D) malzeme\"dir. 2004 yılında keşfedilmesinden bu yana fizik, kimya, malzeme bilimi ve mühendislik alanlarında yoğun ilgi odağı olmuştur. Olağanüstü fizikokimyasal özellikleri nedeniyle grafen, kompozit malzemeler, nanoelektronik, enerji depolama, sensörler, çevre, kataliz ve biyomedikal gibi çeşitli uygulamalar için büyük bir potansiyele sahiptir. Grafenin pratik uygulamalar için 3D hiyerarşik yapılar haline getirilmesi nanoteknolojide hala bir zorluktur. Genellikle, 2D grafen, grafitten soyulan grafen oksit (GO) tarafından termal veya kimyasal indirgeme yoluyla sentezlenir. Bu durumlarda, grafen tabakaları arasındaki güçlü π-π etkileşimlerinin sonucunda 2D grafen yapısı bir araya gelme veya yeniden yığılma eğilimindedir, bu da elektrokimyasal olarak aktif yüzey alanının azalmasına neden olur. Ayrıca, grafen tabakaları arasında bol miktarda hata ve oksijen içeren fonksiyonel grupların varlığı ve sayısız ideal olmayan temas, sonuçta elde edilen grafen yapısının iletkenliğini ciddi şekilde etkiler. Bu eksiklikler, grafen tabanlı enerji depolama sistemlerinin, sensörlerin ve diğer elektronik uygulamaların performansını ciddi şekilde sınırlar. Grafenin teorik özelliklerini tam olarak kullanabilmek için, aralıklar eklemek, grafen tabakalarını buruşturmak ve 2D malzemeyi 3D grafen tabanlı yapılar haline dönüştürmek gibi farklı stratejiler geliştirilmiştir. Son zamanlarda, aerogeller, köpükler, süngerler veya makroporöz filmler gibi 3D yapıya sahip grafen malzemelerin üretimi, yeniden yığılma sorunlarıyla başa çıkmak için etkili bir yol olarak gösterilmiştir. İlk olarak 2009 yılında buz ayrışması ile indüklenen ve şablon doğrudan öz-oluşum yöntemiyle sentezlenen 3D grafen ağı rapor edildiğinden bu yana, kimyasal türetilmiş grafenin öz-oluşumu ve şablon doğrudan kimyasal buhar biriktirme (CVD) gibi birçok yaklaşım, 3D grafen makroporöz yapıların üretimi için geliştirilmiştir. 3D mimari, hataların olmaması ve azaltılmış tabaka arası birleşim temas direnci nedeniyle 2D grafen tabakalarına kıyasla son derece düşük yoğunluk, yüksek gözeneklilik, büyük özgül yüzey alanı, stabil mekanik özellikler, hızlı kütle ve elektron taşıma sunar. Hidrojeller, organogeller ve aerogeller, ana 3D grafen yapılarıdır.(AI)
Atıf Sayısı :
