Page 26 - No17

FULLERÉN, NANOCSŐ, GRAFÉN

egymilliárd Eurós grafén-kutatási megoldandó feladatot. és ezek egybevetése az általuk
programot szavazott meg a grafén A szén nanocső felfedezése és végzett kísérletekkel. A kutatók
zászlóshajó „Graphene Flagship: a az izolált grafén tulajdonságainak grafén alapú gyroid szerkezetekből
Future and Emerging Technology megismerése óta folyamatos 3D testeket állítottak elő grafén
Flagship” program számára (6). erőfeszítések történtek az alacsony lemezkék hő- és nyomás-kezelésének
Valóban vannak eredmények, dimenziójú szerkezetek különleges, kombinációjával. Az így előállított
de ezek átütő ereje - legalább is rendkívül kedvező tulajdonságainak szilárd test sűrűsége mindössze
a csúcstechnológiában - egyelőre a gyakorlatilag alkalmazható 3D 5 százaléka az acél sűrűségének,
elmarad a várakozásoktól, amint ezt testekre történő kiterjesztésére. Még miközben mechanikai szilárdsága
Mark Peplow, a Nature szemleírója ezek a próbálkozások sem átütő (húzási és nyomási terhelhetősége)
megállapítja 2013-as elemzésében (7). erejűek, de ígéretes eredmények és annak tízszerese (8). A kutatócsoport a
Bár azóta is jelentékeny erőfeszítések jelentős tulajdonság-javulások már szilárdság atomisztikus modellezésével
történtek mind a szén nanocső, tapasztalhatók. méretfüggő szimulációkat is
mind a grafén olcsó és megbízható Mik is lehetnek ezek a 3D testek? végzett. A szimulációkból érdekes
előállítására (egyes termékek már Itt elsősorban folyadék fázisból, következtetéseket vontak le.
kereskedelmi forgalomban is vannak) vagy szuszpenzióból leválasztott Elvileg valóban lehetséges lenne
az előállítási módszerek még messze szerkezetek, fi lcek, ill. tintákból, héliumhelyettesítő testeket grafén
nem tekinthetők teljesen megoldottnak. festékekből leválasztott rétegek gyroidokból előállítani, de ezek a
A nanocső legáltalánosabb előállítása jönnek számításba; rétegek, amelyek testek a tényleges használathoz elég
nagy térfogatú reaktorokban történik esetleg csak kevésszámú egymás nagy méretekben nem lennének
különféle szén-tartalmú prekurzorokból; fölött elhelyezkedő 2D lemezkét eléggé szilárdak, a külső légnyomástól
tartalmaznak, de akár makroszkópos, összeroppannának.
Az alábbiakban a nanoszerkezetű
A grafén tinták vastagságúak is lehetnek. Ezeken kívül szén néhány 3D alkalmazását mutatjuk
cm-es vastagságú, vagy ennél is sokkal
piaca egyre nagyobb nagyobb nyitott szerkezetek, szivacsok, be, amelyek kereskedelmi forgalomban
választékot kínál habok, nanopórusos váz szerkezetek
is kívánatosak lennének mind az
energia ipar (pl. szuperkondenzátorok,
akkumulátorok), mind a biológiai
az elsődleges termék alkalmazások (pl. implantátumok)
különböző hosszúságú egyfalú és fejlesztése szempontjából. A levegő
többfalú, vezető vagy félvezető sűrűségéhez hasonló, esetleg annál
nanocsövek keveréke. Ezeknek kisebb sűrűségű mechanikailag
a termékeknek a szétválasztása terhelhető testek vonzóak lehetnének
megoldható, de nem egyszerű feladat. mint szerkezeti anyagok a légi
Grafént a folyamatosan javuló eljárások közlekedés számára is; a hélium gáz
egyre nagyobb felületű lemezkék szén habbal történő helyettesítése
formájában igyekeznek kibocsátani. a léghajózásban új lehetőségekkel
A grafén mint termék előállítására kecsegtet. Kérdés természetesen az, hogy
jelenleg két alapvető módszer van. mennyiben maradhatnak meg a reális
Nagyfelületű elsőosztályú réteget 3D szerkezetekben a natív nanocsövek
kémiai leválasztással, vagy szelektív és grafén lemezkék kiemelkedő
maratással megfelelően megválasztott képességei. Ez a kérdés azért nagyon 2. ábra. Elektronmikroszkópos fel-
hordozón lehet előállítani. A hordozóról éles, mert az eddigi kísérleti eredmények vételek (fent) összerendezett CNT–
a grafén lefejtése és a végfelhasználó azt mutatják, hogy a kristályhibák, ből (carbon nanotube, szén
felületre történő felvitele további komoly a szemcsehatárok már 2D-ben is nanocső) készült buckypapír merő-
technológiai kihívás. Másodosztályú, drasztikus tulajdonságromlást okoznak; leges metszetéről, beillesztett
kisfelületű, egy-két réteges grafént a grafén kíváló tulajdonságai csak nagyfelbontású elektronmikroszkó-
és grafén-oxidot grafi t agresszív hibátlan grafénban érvényesülhetnek. pos képpel; (lent) rendezetlen CNT-
oxidációjával, roncsolással nyernek. Tanulságosak a Massachusetts ből készült buckypapír merőleges
Ennél a módszernél a grafén lemezkék Institute of Technology (MIT) metszet képe. Wang dolgozatának
agglomerációra való hajlandósága jelent munkatársai által végzett szimulációk felhasználásával (10).

26 17. SZÁM, 2017. ÉVFOLYAM 1. SZÁM KÉMIAI PANORÁMA