Il grafene è un materiale bidimensionale, costituito da un singolo strato di atomi di carbonio disposti in un reticolo esagonale. Questa struttura conferisce al grafene proprietà uniche, come l'elevata conducibilità elettrica e termica, la flessibilità e la trasparenza ottica.
Struttura bidimensionale: Il grafene è un materiale a singolo strato atomico, con uno spessore di soli 0,34 nm. Gli atomi di carbonio sono strettamente impacchettati in un reticolo a nido d'ape, con una distanza interatomica di 1,42 Å. Questa disposizione bidimensionale è la ragione fondamentale delle eccezionali proprietà del grafene.
Proprietà uniche: La struttura bidimensionale del grafene gli consente di avere una superficie specifica teorica significativa (2630 m2/g), un'altissima mobilità degli elettroni (~2 × 105 cm2/Vs), un elevato modulo di Young (1 TPa) e un'eccezionale conducibilità termica (3500-5000 W/mK). Anche la sua conducibilità elettrica è notevole, con una densità di corrente critica di 108 A/cm2.
Applicazioni: Le proprietà uniche del grafene lo rendono adatto a diverse applicazioni, tra cui l'elettronica, i compositi, le membrane e le tecnologie di energia rinnovabile di nuova generazione (ad esempio, le celle solari). Tuttavia, la produzione di massa di grafene di alta qualità, con pochi o nessun contaminante o difetto e grani di grandi dimensioni a un costo ragionevolmente basso, rimane una sfida.
Metodi di produzione: Sono stati sviluppati diversi metodi per la produzione di grafene, tra cui l'esfoliazione meccanica, l'esfoliazione in fase liquida, la sublimazione del carburo di silicio (SiC) e la deposizione chimica da vapore (CVD). Il grafene CVD si riferisce al grafene prodotto con il metodo CVD, che lo differenzia da altre forme di grafene. La CVD è un metodo efficace per ottenere grafene di qualità, anche se può comportare un'elevata resistenza del foglio, che influisce sulle prestazioni dei dispositivi elettronici organici che utilizzano elettrodi trasparenti a base di grafene.
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