Grafen oksit, grafit kristalleri oksitlendiğinde elde edilen bir mono-atomik tabaka malzemesini ifade eder. Oksitlenme işlemini uygun kılan suda çözünme kabiliyeti nedeniyle ticari olarak temin edilebilen grafen, ender malzemelerden bir tanesidir. Bu makalede sudaki grafen oksit dispersiyonunun sentezi, özellikleri ve bazı uygulamalarından bahsedeceğiz.

Grafen Oksit Dispersiyonun 7 Özelliği

1- Bir malzemenin özellikleri o malzemenin yapısı vasıtasıyla tanımlanır, ancak bu malzeme oldukça özgündür, çünkü bu materyalin kesin bir modeli yoktur. Grafen Oksit dispersiyonu, yeni uygulamalara fırsat veren olağanüstü fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikler sunar.

2- Grafen Oksit şekilsizdir, ancak genel olarak, grafen oksit, safsızlıkları koruyacak şekilde tamamen çıkarmayı amaçlayan grafen modelinin aksine, işlevsel hidroksit ve oksijen gruplarına sahip petek şeklinde ve karbon atomları içeren iki boyutlu bir tabaka olarak tanımlanabilir.

3-Grafen oksit, farklı olarak bazı özellikleri de barındırır. Kimyasal ve atomik yapısına bağlı olan elektrik ve iletkenlik özellikleri gibi.

4- Grafen oksit dispersiyonu ayrıca, foto ışıldama, yani ışımanın yayılmasıyla ışığın yayılması gibi benzersiz optik özelliklere sahiptir. Bu özellik, biyo duyumda, flüoresan etiketlerde ve optoelektronik uygulamalarda, optik fiberde veya likit kristal ekranlarda hareket eden ışığı tespit eden sensörlerde kullanılabilmektedir.

5-Ortalama elastik modülü ve kırılmaya karşı en yüksek direnci sırasıyla 32 GPa ve 120 MPa’dır.

6-Grafen Oksit Dispersiyonu ayrıca tek tip tabakalar halinde ultra ince ve esnek bir nano yapıdadır.

7- Grafen Oksit yüksek çözünürlüğe sahiptir ve aşağıda açıklandığı gibi suda kolayca dağılır.

Grafen Oksit Sentezi

Genel olarak, Grafen Oksitin sentezlendiği, Brodie, Staudenmair veya Hummer olan üç ana yöntem vardır. Bu yöntemler, grafitin çeşitli seviyelerde oksidasyonu için aynı prensibi temel alır. İlk iki yöntem, grafiti oksitlemek için Potasyum Klorat (KClO3) ile Nitrik Asit (HNO3) ile kimyasal bir reaksiyon gerçekleştirir. Bununla birlikte, Staudenmair yöntemi ile çoklu aşamalarda Klorat eklenir. Prosedürdeki bu fark, grafitin daha fazla oksidasyonuyla sonuçlanır ve bir yan ürün olarak CO2 üretir.

Hummer yöntemi, grafen oksit yapısında daha iyi bir homojenlik sağladığından ve özelliklerde daha düşük bir çeşitlilik aralığı verdiğinden en yaygın kullanılan yöntemdir. Bu yöntem de, önceki reaksiyonlardan farklı iki farklı bileşik kullanır: Potasyum Permanganat (KMn04) ve Sülfürik Asit (H2S04), bu nedenle bu yöntem CO2 kirletici üretmez. Ayrıca, dispersiyonu hazırlamak için, Grafen Oksit su ile karıştırılır.

Suda Grafen Oksitin Dispersiyonu

Grafen oksidin su içinde dispersiyonu, 1 ile 2 katman kristalinin yüksek konsantrasyonuyla kararlı bir yapıdadır. Kompozit malzemelerin hazırlanması gibi farklı uygulamalarda kullanım için uygundur. Grafen Oksit suda kolayca çözünür. Bu, ince bir grafen oksit filminin birikmesinin çok basit bir işlem olmasını sağlar.

Dispersiyonun sekiz temel özelliği aşağıda verilmiştir:

Çözücü: Su

Konsantrasyon: 0,1-4 mg / ml

Hacim: 100/250 ml

Dispersiyon: Polar çözücüler

Grafen Oksit su dispersiyonunun kokusu: Kokmaz

Tek katman içerik (0.1 mg / ml olarak): % 80

Grafen Oksit su dispersiyonunun rengi: Siyah / kahverengi

Grafen Oksit Dispersiyonunun Üç Önemli Uygulaması

1-Grafen Oksit dispersiyonu, plastik, reçine, kauçuk, elyaf kompozitler gibi polimer kompozitleri yapmak , ayrıca lityum iyon pillerin anot ve katot malzemeleri, grafen termal iletken tabakaları, katalizör yükleme ve deniz suyunun saflaştırılması için kullanılır.

2-Süper kapasitörler, kondansatörlere kıyasla büyük miktarda elektrik gücü depolayabilen elektrokimyasal cihazlardır, ancak daha düşük voltajlarda çalışırlar. 2009 yılında, Nanjing Bilim ve Teknoloji Üniversitesi tarafından, grafen oksitle katkılanmış polianilin (PANI) kullanımına dayanarak, grafen oksitle katlanan süper kapasitörler yaratma deneyine maruz kaldıkları bir yayın yayınlandı. PANI uyuşturucu için oksit 531 F / g’ye kadar sonuçlar verdi (Bir cismin kütlesi ile ilişkili olarak enerji depolama kapasitesinin ölçüm birimi)ve bu malzemenin katkısı olmadan sonuç 216 F / g idi. Grafen oksit kullanımı, birim kütle başına direnci katkılama olmadan iki kattan daha fazla arttırır. Buda katkılamanın elektronik endüstrisinde kullanılabileceği anlamına gelir çünkü her zaman kendinden sonra gelen benzer özelliklere sahip bileşenlerin kapladığı alanı azaltmaya çalışır.

3-Bir araştırmacı ekibi, mikrometrik boyutlarda Grafen Oksit tabakalarının birbiri üstünde istiflendiği, 12 santimetreden daha büyük çapta ve yaklaşık 1 ile 100 mikron arasında bir kalınlığa sahip grafen oksit “kağıt” parçalarını ürettiler. Grafen oksidin “kağıdı” güçlü, hafif ve esnektir. Malzemenin ayrı ayrı tabakalar halinde sahip olduğu üstün mekanik özelliklere ek olarak, grafen oksit tabakaları kolaylıkla istiflenebilir, bu da diğer malzemelerin geliştirilmesine zemin hazırlamaktadır.Araştırmacılar, kontrollü geçirgenliğe sahip zar kullanımı ve enerji alanında kullanılması amaçlanan piller veya süper kapasitörler için de grafen oksit kağıdı için çeşitli uygulamaları görmektedirler. Grafen oksit kağıdı ayrıca polimerler, seramikler veya metaller içeren hibrit materyaller oluşturmak için de kullanılabilir; böylece hava taşıtları, otomobiller, binalar ve spor malzemeleri için bileşenler gibi mevcut malzemelerden daha iyi davranış gösterirler.

Grafen oksit dispersiyonunun daha fazla uygulaması genellikle aşağıdaki sektörlerde bulunur:

• Spor aletleri ve oyuncaklar
• Boya ve Cilalar
• Otomobil sektörü
• Havacılık ve Savunma
• Güneş paneli
• Tekstil
• Piller ve Enerji
• Ekranlar
• Kauçuk ve Plastik
• Binalar
• Elektronik ve Optoelektronik

Sudaki Grafen Oksit dispersiyonu mükemmel fiziksel, kimyasal ve mekanik özellikler sunar Belirli şekli olmayan bu malzeme çeşitli atomik, fiziksel, kimyasal ve mekanik özelliklere sahiptir. Bu özellikler, bu malzemenin elektronik alanda çok çeşitli uygulamalara öncülük eden bir dielektrik malzeme olduğunu bilmemizi sağlar; aynı zamanda diğerleri arasında tıbbi-biyolojik alanda çözümler öneren bakterilere zarar verebilecek bir malzemedir.