Grafenin Özellikleri

Grafenin Özellikleri

Grafenin saf değişik ürünlere entegrasyonu zor olduğundan, bunu sağlayabilmek için endüstriyel ürünlerde grafen oksit, indirgenmiş grafen oksit ve işlevselleştirilmiş ve indirgenmiş grafen oksit gibi işlenmiş türevleri üzerinde çalışılır ya da uygulanacağı malzemeye göre, grafen, çeşitli modifikasyon işlemlerine tabi tutulur. Grafen oksit, yapısında oksijen bazlı fonksiyonel gruplar barındırır. Oksidasyon derecesine göre yarı iletken veya yalıtkan bir malzeme davranışı gösterir. İletkenliğinin bu derece manipüle edilebilmesi ise grafen oksiti biyomedikal, kaplama, enerji depolama, elektronik cihazlar, biyo-sensörler gibi birçok alanda öne çıkarır.

Grafenin oksitlenmesi, mekanik özelliklerin birçoğunu etkilese de bu özelliklerin bir kısmı kimyasal veya termal indirgenme ile geri kazanılabiliyor. Bu işlemin sonucunda ise grafen belirli kimyasal gruplarla işlevselleştirilip kimyasal ve mekanik özellikleri spesifik uygulamalar için manipüle edilebiliyor.

İşlevselleştirilmiş grafen oksitin yapısı günlük yaşamda sıkça karşımıza çıkan deterjana benzetilebilir. Deterjan yapısı incelendiğinde bir ucun hidrofobik (su sevmeyen) diğer ucun ise hidrofilik (su seven) özellikte olduğu görülür.

Bu sayede deterjanın bir tarafı kire tutunurken diğer tarafı da suya tutunarak kirlerden arındırıcı bir etki sağlar. Grafen oksitin de benzer bir şekilde manyetik, kimyasal veya mekanik olarak istenen maddelerle etkileşime girip girmeyeceğine, ne şekilde etkileşime gireceğine karar verilip oksidasyon derecesi ve kullanılan oksidantlar aracılığıyla istenen özelliklere erişilebilir.

Grafen oksitin indirgenmesi, oksidasyondan sonra bozulan saf grafenin özelliklerinin geri kazanımı için oldukça önemli bir süreçtir. Yapı ve özellikleri bakımından grafene en yakın malzeme indirgenmiş grafen oksittir. Fakat bu malzemenin katman sayısının düşürülmesi için uygulanan işlemler ve bu işlemlerin yarattığı zaman ve maliyet yükünden dolayı seri üretim için tercih edilmemektedir. Grafenin indirgenmesi için birçok metot bulunsa da her yöntemin kendine has avantajları ve dezavantajları bulunduğundan uygulamaya göre bir yol izlenmelidir.

Grafen Sentez Yöntemleri

1)    Fiziksel Yöntemler                                     

• HOPG’nin kimyasal eksfoliyasyonu
• Mikromekanik olarak grafit tabakasından ayrılma (çok sayıda tabaka)
• Hidrokarbonların buhar fazı çöktürmesiyle epitaksiyal büyüme (UHV)
• SiC ile termal bozulma (rxn kontrolü > 1100 °C)
• Metal substratı üzerinde C çöktürme (CVD)

2)    Kimyasal Yöntemler

• Aşağıdan yukarıya organik sentez
• Grafit Oksit
• Grafene indirgeme

Grafen’in Kullanım Alanları