Blog | Nanoteknoloji, Nanoteknoloji Nedir, Nanoteknoloji Uygulamaları

Aydınlatma için Grafen Kullanımı

Grafen, elektronik ve opto elektronik alanlarında mevcut ürünlerde köklü bir devrim yaratacak. Mevcut hızı ve kapasiteyi yarı boyutta kopyalayan grafen ile çipler, mikroişlemciler ve transistörler oluşturuluyor. Ancak bu ürünler henüz büyük ölçekte üretilmiyor.

Bu nedenle Grafen.com.tr ‘de grafenin zaten büyük ölçekte iyileştirebildiği ve mağazamızda bulunan ürünlere kolayca uygulanabilen elektronik ve aydınlatma uygulamalarını vurguluyoruz:

Yazdırılabilir Elektronikler: Çeşitli süper iletken baskı teknikleri için grafen mürekkeplerimiz sayesinde, elektronik çipleri doğrudan yazdırabilirsiniz.
Isı yayan kaplama (TIM termal macun muadili): Grafen Kutusunda, elektronik bileşenlerden ısıyı dağıtmak için bir kaplama sunuyoruz. Bu etkili ısı dağılımı, elektronik bileşenin ömrünün uzamasına neden olur.

Grafen Kutusu ayrıca esnek cihazlar ve elektrotlar veya hiperiletken teller gibi elektronik uygulamaların araştırılması ve geliştirilmesi için substrat üzerinde çok çeşitli yüksek kaliteli grafen levhalar sunar.

Kumaşlarda Grafen Kullanımı

Diğer birçok sektörde olduğu gibi, grafenin de tekstil sektöründe geniş bir uygulama alanı vardır. Medyada, giyilebilir elektronik kavramı ile uğraşanların, yani bir tişört kalp atış hızı monitörü veya aynı zamanda bir ekran olan gözlük gibi kıyafetleri elektronik bir cihaza dönüştüren tüm uygulamaların görkemliliği açısından daha fazla önem taşımaktadır.

Bununla birlikte, Grafen.com.tr’de, mevcut ürünleri tekstil endüstrisindeki birçok şirket için iyileştirecek çok sayıda uygulamayı derledik. Grafeni tekstil lifleriyle karıştırılmış bir kompozit olarak kullanarak aşağıdaki uygulamalar yapılabilir:

Ameliyathanelerde ve bandaj olarak kullanılmak üzere antibakteriyel kumaşlar.
Antistatik ayakkabılar.
Böcek ve kemirgenler kovucu giysiler.
Daha güçlü ve elastik kumaşlar.
Leke tutmayan kumaşlar.
Evin içinde ısıyı koruyan boyalar.
Antibakteriyel ve kokusuz ayakkabı.

Otomotiv içi Grafen Kullanımı

Grafen, çok çeşitli özellikleri nedeniyle otomotiv sektörü için çeşitli uygulamalar sunar. Grafen.com.tr’de, en ticari potansiyele sahip otomotiv sektörü için grafenin özelliklerini ve uygulamalarını özetliyoruz:

Mevcut yağlayıcıları iyileştirmek için katkı maddesi: Mevcut yağlayıcılarda grafen kullanımı sayesinde sürtünmeyi azaltmayı, daha iyi direnç sağlamayı ve sürtünmeye maruz kalan parçada bir soğutma etkisi oluşturmayı başarır.
Korozyon önleyici kaplama: Son derece güçlü ve dayanıklı bir koruyucu tabaka oluşturarak onu korozyon ve pastan izole eder ve çizilmez bir etki sağlar.
Şu anda yağlayıcılarda kullanılan zararlı katkı maddelerinin yerini alacak eleman.
Neredeyse kırılmaz buğu önleyici pencereler.
Daha güçlü, daha dayanıklı ve daha hafif yapılar ve şasi.
Asfaltı daha iyi kavrayan ve ısınmayan daha esnek lastikler.
Hibrit veya elektrikli otomobillerde şarj edilmesi daha kısa süren daha dayanıklı piller.
UVA ışınlarından korunan daha güçlü, daha antibakteriyel iç mekanlar.

Boyalar, kaplamalar ve Vernikler için Grafen

Farklılaştırıcı bir unsur olarak grafen içeren boyalar ve reçineler artık başarılı bir şekilde pazarlanmaktadır. Grafen.com.tr de, grafenin bu boya ve kaplamalara şaşırtıcı özellikler sağladığını biliyoruz:

Bariyer etkisi: antioksidan, çizilmez ve anti UVA ışınları.
Yüksek direnç: çatlamazlar, suya ve yağlı elementlere karşı dayanıklıdırlar.
Elektriksel ve termal iletkenlik sağlarlar.

Sektör için olası uygulamalar, çeşitlilikleri açısından şaşırtıcıdır:

Grafen Nano tozlar ile formülasyonu sayesinde güneş enerjisini absorbe edip yuvaya aktarabilen solar boyalar.
Elektromanyetik dalgaların geçişini engelleyen sızdırmazlık boyaları.
Isıyı evin içinde tutan boyalar.
Normal bir duvarı etkileşimli bir ekrana dönüştüren kaplamalar, bu hala üzerinde çalışılıyor; grafenin en umut verici uygulamalarından biridir.
Her türlü çelik ürün ve yapıda kullanılan, ancak denize maruz kalan yapıların gemi, köprü ve inşaat mühendisliğinde üstün olan çizilmeye dayanıklı ve antioksidan kaplamalar.
Pencereler için buğu önleyici kaplamalar ve UV ışın engelleyicileri.
Mutfak dolapları ve tezgahların temizliğini kolaylaştıran antibakteriyel kaplamalar.
Teflon’un özelliklerini geliştiren yapışmaz boyalar.
Yüksek yapışma özelliği sayesinde yüksek performanslı yapıştırıcılar.

Spor Malzemeleri ve Oyucaklar için Grafen Kullanımı

Grafen, onu spor ve oyuncaklar alanında anahtar bir unsur haline getiren şaşırtıcı özellikler sağlar: yüksek esneklik, elastikiyet ve artan sertlik, hafiflik ve çok az ağırlık, kendi kendini onarma yeteneği ve diğer maddelerle pozitif kimyasal reaksiyon.

Grafen sayesinde bir dizi geliştirilmiş spor ve eğlence ürünü zaten piyasada:

Grafen kompozit ile yapılmış daha dayanıklı ve daha hafif tenis ve badminton raketleri.
Hava geçişine daha iyi izin veren daha sert bisiklet kaskları.
Çok daha güçlü ve daha hafif bisiklet gövdeleri.
Yağlamayı, hidrofobik etkiyi ve antistatik etkiyi iyileştiren kayak mumları.

Olasılıklar sonsuzdur: kalp atışını algılayan ve vücut ısısını dağıtan akıllı kumaşlar, antistatik ve çok daha esnek ayakkabılar, akıllı spor zeminleri, çok daha güçlü ve daha hafif spor salonu aletleri ve aksesuarları, daha güçlü dağcılık ekipmanları, daha güvenli oyuncaklar (antibakteriyel ve alev geciktirici) vb.

Grafen spor ekipmanlarının veya oyuncakların gücünü, dayanıklılığını ve hafifliğini artırmak için geniş bir yelpazede grafen ürünleri sunuyoruz.

Ambalajlar için Grafen Kullanımı

Grafen, diğerlerinin yanı sıra, çok sayıda ambalaj şirketinin ürünlerini iyileştirebilecek üç özelliğe sahiptir: artırılmış güç, bariyer etkisi ve iletkenlik. Grafen kompoziti sayesinde son derece dayanıklı ve antibakteriyel olan kaplar ve ambalajlar üretilmiştir. Ayrıca biyolojik olarak parçalanabilen, hırsızlık önleyici ve akıllı sensöre sahip prototipler üzerinde çalışılmaktadır.

Grafen Kutusunda, kaplar ve ambalaj endüstrisi için geçerli olan grafenin özelliklerini vurguluyoruz.

Masterbatch (PE, PP, ABS, POM) formundaki grafen kompozitler sayesinde UVA ışınlarından korunan daha güçlü, daha esnek kaplar.
Kızılötesi ışınlara duyarlı, mürekkepler, reçineler ve iletken grafen dispersiyonları ile üretilen akıllı kaplar.
Grafen herhangi bir gaza, maddeye veya bakteriye karşı geçirimsiz bir tabaka oluşturduğundan, tamamen su geçirmez ve antibakteriyel kaplar.

Grafen Transistörler

Grafen, çelikten 300 kat daha sağlam, akım taşıma kapasiteleri bakıra nazaran 1000 kat daha fazla, tek atom kalınlığında(2 boyutlu) ve termal iletkenliği alüminyumdan 20 kat daha fazladır. Bu özellikleri grafeni şuana kadar keşfedilmiş en iyi malzeme yapmaktadır.

Dünyada Grafenin yüksek üretimi konusunda çalışmalar gün geçtikçe artmaktadır. Üretimler artıkça, büyük firmaların(IBM, Apple, Samsung gibi) geleceğimize yön vereceği grafen katkılı yeni yeni ürünleri ortaya çıkmaktadır. Bunların biriside GRAFEN TRANSİSTÖR

IBM yapmış olduğu bir çalışmada yüksek hızlı grafen transistör üretmeyi başardı. Geliştirilen grafen transistör 100 GigaHertz frekansa sahipken, silikon transistörler en fazla 40GigaHertz e sahiptir. Grafen katkılı transistörler, termal ayrışma yöntemi ile SiC wafer üzerinde geliştirilmiştir.

Sürtünme Önleyici Grafen

Elmasın en sert doğal maddelerden biri olduğu uzun zamandır bilinen bir gerçek. Fakat elmasın bu sert karakterine karşın bir diğer özelliği grafen ile birleşince ortaya çıkan özelliği.

Elması grafen ile birleştirdiğimizde , nanopartiküller kaygan olabiliyor ve bu da malzemeyi hareketli bir makinede sürtünmeyi azaltmak için kullanılabilir hale getiriyor. Bilim insanları elmas ve grafen karışımının son derece kaygan bir yüzey oluşturduğunu açıkladı.

Oluşan bu kombinasyon ile istenen yüzey arasında sıfıra yakın bir sürtünme değerine ulaşıldı. Sürtünmenin azalması maddeleri daha kaygan hale getirmenin yanısıra hareket halindeki maddelerin hareketi için son derece önemli bir kavram.

Örneğin, bir aracın yakıt enerjisinin yaklaşık üçte biri motor, şanzıman ve lastik sürtünmesini yenmek için harcanmaktadır. Bu da gösteriyor ki sürtünmeyi azaltmak, kullanılan yakıt miktarını azaltmak demektir.

Elmas nanoparçacıkları ince grafen yaprakları ile temas ederler ve gafen maddesi elmas nanoparçacıklarının etrafını sarıp küçük topsu yapılara dönüşürler. Bu özel yapı yüksek seviyede kayganlık sağlamaktadır ve araştırmacılar gelecekte bu özelliği diğer malzemelere uygulamayı hedeflemektedirler.

Bilim insanları bu çalışmadan elde edilen bilginin, bilgisayar sabit diskleri ve mikroelektromekanik sistemler, motorlar ve türbinlerdeki sürtünmeyi azaltmaya yönelik yollar bulmak için önemli olacağını belirtmektedirler.

Korozyon Önleyici Grafen

Temel Bilimler Enstitüsü (IBS) Çok Boyutlu Karbon Malzemeleri Merkezindeki (CMCM) çalışmalar Grafen kaplamanın cam yüzeylerdeki korozyonu önlediğini göstermiştir.

Cam aşınmaya ve kimyasallara karşı yüksek direnç gösterdiği için, birçok ilaç ve kimyasalın paketlenmesinde kullanılan en yaygın malzemelerden biridir. Fakat bazı cam çeşitleri yüksek nem ve asidik ortamda zamanla korozyona uğrayabilmektedir ve bu da camın geçirgenliğinde ve mekanik özelliklerinde azalmaya sebep olmaktadır. Dolayasıyla silikat camların yüksek nemle aşınması, sıcak ve nemli bölgelerdeki ilaç ve optik endüstrilerinde önemli bir sorundur.

Su moleküllerinin cam yüzeyle teması sonucunda, suyun Hidrojen iyonları camın iç kısımlarına ulaşarak camın yüzeyindeki Sodyum iyonlarının yerini alır. Bu durum yüzeye yakın kısımda bulunan su moleküllerinin pH değerini artırırken camın silikat yapısında çözülmelere dolayısıyla aşınmaya sebep olmaktadır. Cam yüzeyini korumak için ince, geçirgen ve kimyasal atakları önleyici özelliklere sahip malzemeler gereklidir. Kimyasallara karşı pasifliği, çok ince yapılı ve yüksek geçirgenliği gibi özelliklerinin olması tek tabakalı Grafeni cam yüzeyleri korozyona karşı kaplamada önemli bir malzeme konumuna getirmektedir. Dolayısıyla, Grafen korozyon, oksitlenme, sürtünme, bakteriyel enfeksiyon, elektromanyetik radyasyon gibi etkilere karşı koruyucu bir tabaka olarak kullanılabilir. IBS deki araştırmalar, bir ya da iki katmanlı Grafenin korozyona karşı korucu etkisini göstermiştir. Araştırmacılar, eğer yüksek kaliteli Grafen tabakaları çok miktarda ve cam yüzeyde üretilirse Grafen kaplamanın endüstiyel boyutlarda uygulanabilir olacağını da ifade etmişlerdir.

Grafen Oksit Çözeltiler

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 Çözeltilerinin Özellikleri

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 İçerikli Piller

Li-ion piller, Li-S piller ve Na-ion piller gibi şarj edilebilir piller, yenilenebilir enerji sistemlerinin geliştirilmesinde harika bir yer tutar. Bu pillerin mevcut dezavantajları beklentileri karşılamak için yeni çözümler gerektirir. Grafen bu gelişmeler için umut verici bir malzeme olarak kabul edilmektedir. Grafenin yüksek iletkenliği, yüksek yüzey alanları ve mekanik esnekliği şarj edilebilir pillerde büyük ölçüde kullanılmaktadır. Modern dünyanın giderek artan enerji gereksinimleri, bilim insanlarını gerekli iyileştirmeler yolunda yeni sorunlara çözüm üretmeye itmiştir. Yenilenebilir enerji kaynakları, otomobiller gibi önemli sektörlerin ve verimli enerji depolama sistemlerinin ilgi odağı olmuştur. Enerji depolama uygulamaları, yeni enerji sistemleri ile elektrikli arabalar gibi enerji tasarruflu makineler arasında köprü görevi görür. Şimdiye kadar Lityum-iyon piller piyasadaki en yaygın ticari piller olmuştur. Bununla birlikte, sınırlı teorik kapasiteleri, yüksek maliyeti ve Li elementinin azlığı, bilim topluluğunu farklı seçenekler aramaya zorlar. Li-ion pillerin kapasitesinin artırılması, eski Li-S pillerin yeniden canlandırılması ve sodyum-iyon piller (SIB) gibi yeni teknolojilerin geliştirilmesi, araştırılmakta olan seçeneklerdir.

Son zamanlarda, grafen bu gelişmelerin yıldızı olmuştur. Grafen aslında bir sp2-bağlı altıgen ağda düzenlenmiş tek atom kalınlığında bir karbon tabakasıdır. Bu basit görünen yapı, çeşitli mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir. Grafen tek atom kalınlığı sayesinde eşsiz elektronik özellikler, yüksek mekanik mukavemet, yüksek termal iletkenlik ve geniş yüzey alanı (2630 m2/g) sağlar.

Grafenin benzersiz özellikleri, yeni enerji depolama uygulamaları için verimli elektrotlar geliştirmede kullanılır. Yüksek elektron hareketliliği (2,5 × 105 cm2 /V s) ve yüksek grafen yüzey alanı, Li-ion, Li-S ve Na-ion piller için şarj kapasitesinin geliştirilmesini kolaylaştırır. Grafenin esnek doğası, şarj / deşarj döngüleri sırasında hacim dalgalanmalarını tamponlar.

Lityum iyon piller

Geleneksel lityum-iyon pil (LIB) teknolojisi grafit anotları ve LiCoO2 katotunu içerir. Bu pillerin önemli enerji yoğunluğu ve şarj / deşarj kapasitesi göstermesine rağmen, son teknolojik gelişmelerin enerji taleplerini karşılamada geride kalmaktadırlar. Bu nedenle, daha iyi şarj depolama kapasitesine ve ümit verici döngüsel stabiliteye sahip farklı anot malzemelerinin geliştirilmesi gerekmektedir. Karbon malzeme çeşitliliği arasında; grafen, grafen oksit (GO) ve türevleri, yüksek iletkenlik özellikleri, yüksek yüzey alanı (> 2000 m2/g) ve iyi yük taşıyıcı hareketliliği nedeniyle ilgi odağı haline gelmiştir.

Bu malzemeler Li-iyon hareketliliğini ve elektron transferini teşvik ederken, Li’nin grafen üzerindeki yüksek yayılım oranı hız kapasitesini arttırır. Grafenin teorik kapasitesi (764 mAh / g), geleneksel grafit elektrotların iki katıdır. GO’ların elektriksel özellikleri, yapılarındaki oksijen içeren grupların konsantrasyonunu değiştirilerek kolayca ayarlanabilir. GO’nun bir başka avantajı, elektroaktif malzemelerin sabitlenmesi için artan aktif alanların sayısıdır. Grafen ve GO doğrudan elektrot olarak kullanılabilse de, metal oksitleri, CNT’ler gibi diğer karbon bazlı malzemeleri dahil ederek veya farklı indirgeme stratejileri, heteroatom katkısı ve ko-atom katkısı yoluyla yapılarında kusurlar oluşturarak bu yapıları değiştirmek de mümkündür. . Tüm bu yöntemler, LIB’lerin şarj kapasitesini ve döngü kararlılığını artırmayı amaçlamaktadır. Çalışmaların çoğu grafen bazlı anotlara odaklanmış olsa da, grafen bazlı katotlar da son zamanlarda bilim camiasında dikkat çekmektedir.

Grafen Tabanlı Anotlar

Anot malzemeleri için grafen, grafen nanosheet (GNS)’ler, karbon nanotüpler (CNT’ler), karbon nanoribbonlar (CNR) veya bu yapıların bir kombinasyonu gibi farklı formlarda kullanılabilir. LIB anotlarında geri dönüşümlü kapasiteyi 794-1054 mAh g − 1’e yükselten kusurlu ve kenarlı düzensiz grafen yapıları da kullanılabilir. GO’lar ayrıca ilk şarj kapasitesi 1400 mAh / g olan umut verici malzemelerdir.

Ancak, düşük cycling stabiliteleri vardır. Grafen bazlı anotların şarj kapasitesini ve döngü stabilitesini arttırmak için grafen ve GO yapılarına birkaç farklı malzeme dahil edilir. En yaygın malzemeler metaller, metal oksitler ve sülfür nanopartikülleridir. Farklı çalışmalar, ZnO, MoS2, Fe3O4 ve benzer yapıdaki birçok malzemenin Li-ion pilleri önemli ölçüde artırma potansiyeline sahip olduğunu bulmuştur. Yukarıdaki yöntemlere ek olarak, katkılı grafen / GO yapıları da LIB anotları için araştırılmaktadır. Metal oksitli N-katkılı grafen / GO yapıları yüksek kapasiteler ve döngü kararlılıkları sağlamıştır.

Grafen Tabanlı Katotlar

Grafen bazlı LIB katotları grafen bazlı LIB anotları kadar yaygın olmasa da, araştırmacılar son zamanlarda bu potansiyeli araştırmaya başlamıştır. Lityum iyon piller için en çok çalışılan katot malzemelerinden bazıları LiCoO2, LiMn2O4 ve LiFePO4’tür. Bu malzemelerin nispeten düşük elektriksel iletkenliği genellikle karbon karası (carbon black) gibi bazı katkı maddeleri dahil edilerek telafi edilmektedir. Ancak, yine de iyileştirmeler gerekmektedir. Grafen, yüksek iletkenliği, yüksek yüzey alanı ve geniş elektrokimyasal potansiyel penceresi nedeniyle mükemmel bir katot malzemesidir. Yüksek yüzey alanı iyon hareketliliğini kolaylaştırır ve geliştirilmiş oksit performansı ile metal oksit / karışık metal oksitlerin büyümesi için bir substrat sağlar. Diğer karbon malzemelerle birlikte olan grafen kompozitler iyon aktarım hızını ve Li + difüzivitesini arttırır. Grafen bazlı LIB katotlarının en büyük dezavantajları yüksek hacimli oluşudur. Bu dezavantajlar nedeniyle, bu sistemlerin geliştirilmesi gerekmektedir.

Lithium-Sulfur Batteries

LIB’lerin teorik kapasiteleri giderek artan enerji talebini karşılayamadığından, farklı pil türleri dikkat çekmektedir. Dahası, LIB’ler hala yüksek Li içeriğinden dolayı bazı sorunlarla karşılaşılmaktadır. Lityum-kükürt (Li-S) piller, son derece yüksek teorik kapasiteleri ve kükürt bolluğu nedeniyle LIB’lere en umut verici alternatiflerden biri olarak kabul edilir. Li-S pilleri bir süredir piyasada kullanılmaktadır. Şimdiye kadar ticari Li – S pil, ticari LIB’lerden (150-200 Wh/kg) önemli ölçüde daha yüksek olan 350 Wh/kg’in üzerinde özel enerji sunmaktadır. Belirli bir enerjide 600 Wh/kg’in öngörülebilir gelecekte elde edileceğine inanılmaktadır. Bununla birlikte, sülfür / Li2S’nin yalıtıcı doğası ve lityum polisülfürlerin yüksek çözünürlüğü nedeniyle hızlı kapasite bozulması ve kısa ömrü nedeniyle gelişmeleri engellenmiştir. Lityum polisülfitlerin yüksek çözünürlüğü bir “mekik etkisi” yaratır ve hem anodu hem de katodu bozar. Ayrıca, kükürt ve Li2S arasındaki dönüşümler, yapıda çatlaklar oluşturan% 70’lik bir hacim değişikliğine neden olur. Grafen ve türevleri bu sorunların üstesinden gelme potansiyeline sahiptir. Graphene ve GO, katotlarda, anotlarda ve Li-S pillerin ara katmanlarında kullanılabilir. Yüksek grafen iletkenliği, elektron transferini kolaylaştırır ve kükürdün yalıtım yapısını telafi ederken esnekliği ve mekanik sağlamlığı, şarj / deşarj döngüleri sırasında büyük hacim değişikliklerini tamponlar. Gözenekli yapısı ve grafenin yüksek yüzey alanı, kükürt yüklemesi için uygun bir platform sağlar. GO, polisülfürleri yakalama ve Li-S pillerinin verimliliğini arttırma yeteneğine sahip çeşitli farklı fonksiyonel gruplar içerir. Grafen, GO ve türevlerinin polisülfür yakalama özellikleri, farklı fonksiyonel gruplar veya heteroatomlarla doping veya fonksiyonelleştirme yoluyla arttırılabilir. N-doping, CNT gibi diğer karbon materyallerinin dahil edilmesi ve grafen-polimer kompozitleri, Li-S pillerinin geliştirilmesi için yaygın olarak incelenen yöntemlerdir.

Sodyum-İyon Piller

LIB’lere bir başka alternatif sodyum-iyon piller (SIB’ler) olarak kabul edilir. Özellikle Na’nın düşük maliyeti ve bolluğu, LIB’lere kıyasla caziptir. Çoğu enerji depolama uygulaması için uygundur, ancak özellikle şebeke depolama, yenilenebilir rüzgar ve güneş enerjisi, enerji depolama, kesintisiz güç kaynakları olarak yedekleme sistemleri ve sabit enerji depolama gibi “geniş format” uygulamaları ve otomotiv sektörü için uygun olarak görülmektedirler. SIB’ler için katot malzemeleri olarak sodyum manganez hekzasiyanoferrat, Na3V2 (PO4) / karbon kompoziti ve Na3V2 (PO4) / G kompoziti gibi çeşitli uygun katot seçenekleri önerilmiştir. Bununla birlikte, anot malzemelerinin geliştirilmesi hala devam etmektedir. Grafen ve grafen bazlı malzemelerin SIB katotları için uygun olduğu bulunmuştur. Grafen, elektroaktif nanomalzemeler için bir destek görevi görebilir ve katmanlar arasındaki van der Waals kuvvetlerini azaltarak yeniden istiflenmelerini engelleyebilir. Ayrıca, geniş, elastik ve yüksek iletkenliğe sahip grafen, kompozitin elektrik iletkenliğini arttırır ve döngü sırasında elektrot malzemelerinin hacim genişlemesini tamponlar. LIB’lere ve Li-S pillere benzer şekilde, grafenin işlevselleştirilmesi ve katkısı, SIB’lerin kapasitesini ve döngü kararlılığını daha da artırır. rGO nanosheets ayrıca 40 mAg − 1 akım yoğunluğunda 174.3 mAh g − 1’e kadar geri dönüşümlü kapasite sağlayan Na iyonları için mükemmel konakçı materyali olarak bulunur.

Şarj Edilebilir Pillerdeki Grafenin Önemi Nedir?

Enerji endüstrisindeki acil ihtiyaç, bilim insanlarını yeni yöntemler geliştirmeye teşvik ediyor. Hiç şüphe yok ki, şarj edilebilir piller sürekli büyüyen enerji sistemlerinin ayrılmaz bir parçasıdır. Bu sistemlerde en önemli şarj edilebilir piller Li-ion piller, Li-S piller ve Na-ion pillerdir. Bilim adamları bu pillerin geliştirilmesi için grafen kullanıyorlar. Grafenin 3D yapısı, yüksek iletken doğası ve yüksek yüzey alanı nedeniyle bir elektron iletken ağı sağlar. Artan elektron iletkenliği sonuç olarak pillerin hız kapasitesini ve döngü kararlılığını artırır.

CVD Grafen

CVD grafen yöntemi, bir substrat üzerinde biriken gaz halindeki reaktanlara dayanır. Grafen, Cu, Pt veya Ir gibi metal bir yüzey üzerinde büyütülür, ardından metalden ayrılabilir ve özel olarak gerekli alt tabakalara aktarılabilir. Gazlar, ısıtılmış reaksiyon haznesi içindeki substratla temas ettiğinde, substrat üzerinde bir malzeme filmi oluşturan bir reaksiyon meydana gelir. Süreç basitçe, hem karbon türlerinin ayrışması için bir katalizör hem de bir yüzey olarak hizmet eden bir metal katalizör varlığında yüksek sıcaklıklarda (900-1100 ° C) reaksiyona giren karbon içeren gazlar olarak açıklanabilir.

CVD Grafen

Tek Tabaka Grafen – SiO2/Si Substrat Üzerinde (2″, 3″ or 4″)

Grafen Levha

Grafen levhatemelde dünyanın en ince malzemeleridir: Paralel ölçümleri nanometrelerden birçok mikrona kadar uzanan tek nükleer tabakalardır. Grafen levhalar, her bir karbon molekülünün diğer üç karbon parçacığına kovalent olarak bağlı olduğu altıgen şekillerde bağlanmış karbon iyotlardan yapılmıştır. Her grafen tabakası yalnızca tek bir atom kalınlığındadır ve her grafen tabakası tek bir parçacık olarak görülür. Ana tasvir adımı, normalde tek katmanların mevcut olup olmadığına, substrat üzerindeki durumlarına ve boyutlarına karar vermek için mikroskopi görüntülemedir. Grafen levha montajı için gerekli bir kalite kontrol aracıdır çünkü mühendislik ve işleme sistemlerini geliştirmek için hızlı girdi sağlayabilir. Grafen levhalar, kompozit malzemelerdeki elektriksel ve mekanik özelliklerin iyileştirilmesi için dolgu maddesi olarak doldurulur.

Tek Katmanlı Grafen Oksit

Tek katmanlı grafen oksit, grafitin kimyasal oksidasyonu ile üretilen, yüksek oranda oksitlenmiş karbon atomlarının tek atomlu bir katmanıdır.
Grafen oksit tabakaları yaklaşık 1.1 ± 0.2 nm kalınlığındadır. Tek tabakalı grafne oksit,
elektriksel, termal ve mekanik özellikleri geliştirmek için farklı seramik veya polimerik matrislere gömülebilir .

Tek katmanlı grafen oksit, grafitin kimyasal oksidasyonu ile üretilen, yüksek oranda oksitlenmiş karbon atomlarının tek atomlu bir katmanıdır.
Grafen oksit tabakaları yaklaşık 1.1 ± 0.2 nm kalınlığındadır. Tek tabakalı grafne oksit,
elektriksel, termal ve mekanik özellikleri geliştirmek için farklı seramik veya polimerik matrislere gömülebilir . Tek katmanlı grafen oksitin mükemmel özellikleri sayesinde
, Grafen ve polimer üretimi, su arıtma, esnek şarj edilebilir pil
elektrodu, optik olarak şeffaf filmler, kağıtlar, sensörler, metal kataliz için nanocarrier, anti-elektrostatik gibi birçok uygulamada yer almıştır. katkı maddeleri ve daha fazlası.

Grafen Oksit Uygulamaları

Grafen oksit (GO) iki boyutlu bir malzemedir. Sp 2 C bazal düzlemini süsleyen O fonksiyonel grupları ile grafenin oksitlenmiş formudur .

Grafen oksit (GO) iki boyutlu bir malzemedir. Sp 2 C bazal düzlemini süsleyen O fonksiyonel grupları ile grafenin oksitlenmiş formudur .

Oksijen fonksiyonel gruplarının varlığından dolayı, grafen oksit de hidrofiliktir ve hidrofobik olan grafenin aksine su çözeltisinde dağılabilir. Dolayısıyla, grafen oksidin bu özelliği, elektriksel ve mekanik özelliklerini geliştirmeye çalışırken malzemeyi seramik veya polimer matrislerle karıştırırken çok önemlidir.

Grafen oksit parçacıklarının boyutu da ayarlanabilir ve birkaç nm’den mm’ye kadar değişebilir. Hem kimyasal bileşiminin hem de parçacık boyutunun ayarlanabilirliği, grafen oksidi birçok alanda çekici bir malzeme haline getirir: elektronik (sensörler ve şeffaf iletken filmler), kompozit malzemeler, temiz enerji cihazları, biyoloji ve tıp.

Grafen oksit, son derece yüksek bir yüzey alanına sahiptir; bu nedenle, bu malzemelerin pillerde ve çift katmanlı kapasitörlerde, yakıt hücrelerinde ve güneş pillerinde elektrot malzemesi olarak kullanıldığı düşünülmektedir.

Grafen oksit, biyosensör olarak kullanılabilir. Grafen oksit floresan bir malzeme olduğu için, biyoalgılama uygulamalarında, erken hastalık tespiti için ve hatta kanser için çareler bulmaya ve biyolojik olarak ilgili molekülleri tespit etmeye yardımcı olmak için kullanılabilir. Grafen oksit, daha iyi teşhis vaadiyle DNA ve proteinlerin tespiti için floresan bazlı biyosensörlerde başarıyla kullanılmıştır.

Grafen oksit ayrıca biyomedikal alanda, özellikle ilaç dağıtım sistemlerinde kullanılır. Grafen oksit, sağlıklı hücreleri değil, yalnızca tümörleri hedef aldığından ve düşük toksisiteye sahip olduğundan, muhtemelen diğer birçok antikanser ilaçtan daha üstündür.

Kaplama teknolojisinde grafen oksit de kullanılabilir. Çok katmanlı grafen oksit filmler optik olarak şeffaftır ve kuru koşullar altında geçirimsizdir. Suya (veya su buharına) maruz kaldıklarında, belirli bir boyuttan daha küçük moleküllerin geçişine izin verirler. Böyle bir grafen “boya” ile kaplanmış cam eşyalar veya bakır levhalar, aşındırıcı asitler için kaplar olarak kullanılabilir. Grafen kaplı plastik filmler, raf ömrünü uzatmak için tıbbi ambalajlarda kullanılabilir.

Grafen oksit, birçok polimerle kolayca karışarak nanokompozitler oluşturur ve orijinal polimerin elastik modülü, gerilme mukavemeti, elektriksel iletkenlik ve termal stabilite dahil özelliklerini büyük ölçüde geliştirir . Katı haliyle, grafen oksit pulları birbirine yapışarak katlanabilen, kırışabilen ve gerilebilen ince ve son derece stabil kağıt benzeri yapılar oluşturmaya eğilimlidir. Bu tür serbest duran grafen oksit filmleri, hidrojen depolama uygulamaları, iyon iletkenleri ve nanofiltrasyon membranları dahil uygulamalar için dikkate alınır.

Grafen Plakalar

Karbonun tek atom kalınlığındaki yapısı olarak tanımlanan grafen, olağanüstü mekanik mukavemet, sıradışı elektronik ve termal iletkenlik, gazlara karşı sızdırmazlık özellikleri ile birlikte diğer fiziksel ve kimyasal özelliklerinin kombinasyonu sonucu yaygın uygulama alanlarında potansiyel kullanıma sahip ilgi çekici bir malzemedir.

Karbonun tek atom kalınlığındaki yapısı olarak tanımlanan grafen, olağanüstü mekanik mukavemet, sıradışı elektronik ve termal iletkenlik, gazlara karşı sızdırmazlık özellikleri ile birlikte diğer fiziksel ve kimyasal özelliklerinin kombinasyonu sonucu yaygın uygulama alanlarında potansiyel kullanıma sahip ilgi çekici bir malzemedir.
Grafen pullarının yapısı uygulamalarında sergiledikleri avantajları direkt etkilemekte olup, özellikleri üreticiden üreticiye değişim göstermektedir. Grafenin önemli yapısal özellikleri arasında saflığı, hata yoğunluğu, kalınlığı ve boyutu gelmektedir. Piyasaya sürdüğümüz yüksek safiyetli grafen nanotabakalar çok ince kalınlıkları ve küçük boyutları sayesinde kullanıcıların ihtiyaçlarına cevap verebilecek yüksek kaliteli malzemelerdir.
ÖzelliklerKalınlık< 4 nmOrtalama Çap0.5 µmSaflık> 99%Katalizör EmpüritesiKatalizör yokYüzey Alanı (BET)250 m2/g

Grafen Oksit

Grafen pahalı ve üretilmesi nispeten zor olduğundan, grafen türevlerini veya ilgili malzemeleri yapmak ve kullanmak için etkili ancak ucuz yollar bulmak için büyük çaba harcanmaktadır. Grafen oksit (GO) bu malzemelerden biridir – ucuz ve bol olan grafitin güçlü oksidasyonu ile yapılan tek atomlu katmanlı bir malzemedir. Grafen oksit, oksijen içeren gruplarla bağlanmış oksitlenmiş bir grafen şeklidir. Suda (ve diğer çözücülerde) dağılabildiği için işlenmesi kolay kabul edilir ve hatta grafen yapmak için bile kullanılabilir. Grafen oksit iyi bir iletken değildir, ancak özelliklerini artırmak için işlemler mevcuttur. Yaygın olarak toz halinde, dağılmış halde veya alt tabakalar üzerinde bir kaplama olarak satılır.

Grafen oksit, dört temel yöntem kullanılarak sentezlenir: Staudenmaier, Hofmann, Brodie ve Hummers. Bu yöntemlerin birçok çeşidi mevcuttur ve daha iyi sonuçlar ve daha ucuz süreçler elde etmek için sürekli iyileştirmeler araştırılmaktadır. Bir oksidasyon işleminin etkinliği genellikle grafen oksidin karbon / oksijen oranları ile değerlendirilir.

Grafen oksit kullanımları

Grafen Oksit filmler esas olarak herhangi bir alt tabaka üzerine yerleştirilebilir ve daha sonra bir iletkene dönüştürülebilir. Bu nedenle GO, esnek elektronikler, güneş pilleri, kimyasal sensörler ve daha fazlası için kullanılanlar gibi şeffaf iletken filmlerin üretiminde kullanıma özellikle uygundur. GO, pillerde ve dokunmatik ekranlarda bir kalay oksit (ITO) ikamesi olarak bile incelenmiştir.

Grafen Oksit yüksek bir yüzey alanına sahiptir ve bu nedenle piller, kapasitörler ve güneş pilleri için elektrot malzemesi olarak kullanıma uygun olabilir. Grafen Oksit daha ucuzdur ve üretilmesi grafenden daha kolaydır ve bu nedenle seri üretime girebilir ve daha erken kullanılabilir.

GO, farklı polimerler ve diğer malzemelerle kolayca karıştırılabilir ve kompozit malzemelerin gerilme mukavemeti, elastikiyet, iletkenlik ve daha fazlası gibi özelliklerini geliştirir. Katı formda Grafen Oksit pulları, katlanabilen, buruşabilen ve gerilebilen ince ve stabil düz yapılar oluşturmak için birbirine bağlanır. Bu tür Grafen Oksit yapıları, hidrojen depolama, iyon iletkenleri ve nanofiltrasyon membranları gibi uygulamalar için kullanılabilir.

Grafen oksit floresandır, bu da onu özellikle çeşitli tıbbi uygulamalar için uygun kılar. biyo-algılama ve hastalık tespiti, ilaç taşıyıcıları ve antibakteriyel malzemeler, GO’nun biyomedikal alan için sahip olduğu olasılıklardan sadece birkaçıdır.

Karbon Nanotüpler

Karbon nanotüpler, 1990’lı yılların başındaki keşiflerinden sonra olaganüstü özelliklerinin farkedilmesi ile yogun biçimde araştırılmaya başlanmış ve ilerleyen zamanla bu ilgi, söz konusu malzemenin özellikle nanobilim olmak üzere birçok farklı sahada bir “fenomene”e dönüşmesine yol açmıştır. Hem uygulamalı hem de kuramsal birçok çalışmada karbon nanotüpler, nanoteknoloji için bir “model sistem” olmuştur. Kaydedilen ilerlemeler o denli çarpıcıdır ki, mevcut alanda, malzemenin bir özelliğinin keşfi, bu özellikten yola çıkan bir uygulamanın geliştirilmesi ve son olarak da uygulamanın ticari ürüne dönüşmesi birkaç yıllık süreler zarfında mümkün olabilmiştir. Şu an, konu üzerinde çalışmalarını sürdüren dünya çapındaki sayısız araştırma grubunun yanında birçok dev şirket karbon nanotüp esaslı ürünleri piyasaya sürmek için yarışmaktadır. Mevcut incelemenin hazırlanmasında özellikle konuya yabancı araştırmacıların ve sanayi liderlerinin yeterli bir altyapı oluşturmasını sağlayacak ayrıntılı bir tanıtımın sunulmasına çaba gösterilmiştir. Teknolojik olarak önem arz eden özellik ve somut uygulamalara dikkat çekilerek KNT’ler ayrıntılı bir şekilde tartışılmıştır.

Kısaltmalar
AFM: Atomik Kuvvet Mikroskopisi
küt.: Kütlece
ÇDNT: Çok Duvarlı Karbon Nanotüp
DSC: Diferansiyel Taramalı Kalorimetri
hcm.: Hacimce
HRTEM: Yüksek Çözünürlüklü Geçirimli Elektron Mikroskopisi
KNT: Karbon Nanotüp
k.b.: Keyfi birim
OTB: Ortalama Tanecik Boyutu
SEM: Taramalı Elektron Mikroskopisi
SPM: Taramalı Prob Mikroskopisi
TDNT: Tek Duvarlı Karbon Nanotüp
TEM: Geçirimli Elektron Mikroskopisi
TGA: Termogravimetrik Analiz
XRD: X-Işını Kırınımı
YA: Yüzey Alanı
1B, 2B, 3B: 1-, 2-, 3-boyutlu

Grafen

Grafen, karbon atomunun bal peteği örgülü yapılarından bir tanesine verilen isimdir. Periyodik tablodaki en ilginç elementlerden biri Karbon atomudur. Karbonun grafit ve elmas gibi gündelik hayattan çok iyi bilinen allotroplarının yanında nanotüp ve fulleren gibi yeni sentezlenen formları da mevcuttur.

Canlı Hücre Görüntüleme Ve Analiz Sistemi Nedir ? Kullanım Alanları

Hücre görüntüleme ve görüntüleme sistemleri günümüzde hücre kültürü çalışmalarının seyrini değiştirir nitelikte önemli bir alandır ve bu kapsamda birçok yöntem kullanılmaktadır.

Hücre kültürü çalışmalarında önemli aşamalarından biri olan; hücre kültürü çalışmalarını görüntüleme ve analiz kısmıdır. Bu kapsamda bir çok karmaşık mikroskop sistemi bulunmaktadır.

Görüntüleme mikroskoplarının büyük bir çoğunluğu hücreyi bulunduğu optimum ortamından dışarı çıkartarak (hücre kültürü ortamını büyük ölçüde bozarak, hücreleri strese sokma riski alarak ) az sayıda görüntü ile uzun aralıklarda olarak bu işlemleri yapabilmektedir.

Hücre görüntüleme ve görüntüleme sistemleri günümüzde hücre kültürü çalışmalarının seyrini değiştirir nitelikte önemli bir alandır ve bu kapsamda birçok yöntem kullanılmaktadır.

Hücre kültürü çalışmalarında önemli aşamalarından biri olan; hücre kültürü çalışmalarını görüntüleme ve analiz kısmıdır. Bu kapsamda bir çok karmaşık mikroskop sistemi bulunmaktadır.

Görüntüleme mikroskoplarının büyük bir çoğunluğu hücreyi bulunduğu optimum ortamından dışarı çıkartarak (hücre kültürü ortamını büyük ölçüde bozarak, hücreleri strese sokma riski alarak ) az sayıda görüntü ile uzun aralıklarda olarak bu işlemleri yapabilmektedir.

Canlı Hücre Görüntüleme Ve Analiz Sistemi Özellikleri Nelerdir?

Nanoentek JULIBr ve JULIFl cihazları ile yukarıda bahsi geçen zorlukları ortadan kaldırarak inkübasyon ortamı sağlamaktadır. Canlı hücre görüntüleme ve analiz cihazlarımız ile kısa zaman aralıklarında fotoğraflamaları yapabilir, her fotoğrafın confluence ( yoğunluk ) analizini yapabilir, fotoğraflardan oluşan gelişme videolarını ve büyüme grafiklerini alabilirsiniz.

Cihazın ergonomik tasarımı ile görüntüleme ünitesini inkübatör içerisine koyarak görüntülerin minimum 1 dakika aralıklarla alınabilmesini sağlıyor, lineer grafikler yerine noktasal parabolik grafikler alabiliyorsunuz. Bu işlemleri yaparken hücreleri hiçbir zaman inkübatör içerisinden çıkarmamış ve hücreleri strese sokmamış oluyorsunuz.

Bu cihazlar ile sadece Bright ( beyaz Işık ) çalışma yapabildiği gibi floresan GFP ve RFP boyalı hücreleri de ayrı ayrı görüntüleme sansına sahip oluyorsunuz. Aynı anda merge ( birleştirme ) fonksiyonu ile hem beyaz ışık görüntüsünü, hem floresan görüntüsünü, hem de birleştirilmiş görüntüyü ayrı ayrı elde edebiliyorsunuz.

Canlı Hücre Görüntüleme Ile Mikroskop Farlılıkları Nelerdir?

Bu sistem dijital görüntüleme sistemine sahip olup 4x objektifi ile rutin hücre kültüründe yapılması gereken bütün görüntülemeleri yapabilir.

Dijital olarak 256 kat büyütme özelliğine sahiptir.
Sistem bir mikroskop değildir.
Oküler bir sisteme sahip değildir.

Fakat kamera ataçmanlı floresanlı bir mikroskobun yapabileceği temel işlevleri yerine getirebilmektedir.

Canlı Hücre Görüntüleme Ve Analiz Sistemi Kullanım Alanları

Sistem birçok hücre kültürü çalışmasında kullanılabilmektedir. Bunlar;

Zaman Aşamalı Canlı Hücre Görüntüleme ( Time Lapse Cell Monitoring )
Hücre Büyüme Görüntüleme ( Cell Growth Monitoring )
Hücre Göçü Deneyi ( Cell Migration Assay )
Hücre Confluence Belirleme ( Cell Confluence Dedection )
Hücre Kültürü Kalite Kontrol ( Cell Culture Quality Control )
Proliferasyon Deneyi ( Poliferation Assay )
Kök Hücre Gelişimi
Hücre Temelli Optimizasyon Çalışmaları ( Cell Based Assay Optimization )
Hücre sayımı & Canlılık ( Cel Viability And Counting ) vs. gibi birçok çalışmada kullanılabilmektedir.

Hücre Sayımı Nedir Ve Özellikleri Nelerdir?

Bütün kültürler için yapılması gereken canlı-ölü hücre sayımı için cihaz üzerinde bir sayım özelliği bulunmaktadır. Bu sayede klasik trypan blue boyama yöntemi kullanılarak hücre sayımını hemositometriden daha sağlıklı bir yöntemle yapabilir, ayrı bir hücre sayım cihazı içinde ek bir bütçeye ihtiyaç duymadan kullanabilirsiniz.

Bütün kültür çalışmalarınız da rahatlıkla kullanabileceğiniz Canlı Hücre Görüntüleme ve Analiz Cihazlarımızla tamamen doğru, gözle görülebilir ve belgelenebilir sonuçlarla birçok makale ve yayınınızda bilimsel temelli görüntülerle desteklenmiş sonuçlar verebilecek, sunumlarınızda ise videolarla destekleyerek sağlam dayanaklar sunmak için desteklemektedir.

Category Archive Blog