Ana Sayfa Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Grafen Nedir, Grafen Üretimi

Grafen Nedir, Grafen Üretimi

Tüm terimsel açıklamalardan önce grafeni şu basit örnekle açıklamak mümkündür. Eğer bir kitabın tamamını grafit olarak düşünecek olursanız; grafen, o kitabın tek bir sayfasına verilen isimdir. Bunun yanında grafen, sp, sp2, ve sp3 hibritleşmesi yapabilen karbon elementinin bir allotropu olan grafitin tek bir tabakasına verilen isimdir. İlk olarak 1994 yılında Boehm, Setton ve Stumpp tarafından grafen ismi litaratüre kazandırılmıştır.

Keşfinden önce 2 boyutlu malzemelerin var olamayacağı, var olsalar bile termodinamik açıdan kararsız yapıda olmaları gerektiği yönünde yaygın bir inanış vardı. Ancak bu inanış 2004 yılında Andre GEİM ve Konstantin NOVOSELOV tarafından tamamen yıkıldı. Bu iki bilim insanı, görünürde basit, “scotch tape” tekniğini kullanarak ilk kez tek tabakalı grafeni izole etmeyi başardılar ve Nobel Fizik ödülüne layık görüldüler. İşin özü oldukça basit, aralarında 0.34nm boşluk bulunan ve zayıf Van der Waals kuvvetlerinin bir arada tuttuğu grafit tabakalarının karşılıklı yapıştırılan bantlardan sıyırmak ve bu işlemi tek tabaka kalıncaya dek devam etmek.

Grafen

2 boyutlu grafen, karbon esaslı bazı teknolojik malzemelerin yapıtaşı olarak görülmektedir. Grafen tabakalarının istiflenmesi ile elde edilen 3 boyutlu grafitin yanın sıra tek tabakalı bir grafeni rulo haline getirirsek 1 boyutlu karbon nano tüp, uygun paketlenme işlemi uygularsak 0 boyutlu Fulleren (C60) yapıyı elde ederiz.

Fulleren
Grafene (a) çeşitli işlemler uygulanarak oluşturulan yapılar: Fulleren
(b), CNT (c), Grafit (d)

Grafen tabakasındaki C atomları, komşu üç C atomu ile sp2 hibritleşmesi yaparak σ bağı oluşturur. Arda kalan pz orbitalleri π bağı oluşturur. π bağları grafen tabakasında elektrik iletimini sağlayan valans elektronlarını içermektedir. Grafen üstün fiziksel özelliklere sahiptir. Günümüze kadar ölçülebilen en dayanımlı malzeme olan grafen, çelikten 100 kat daha dayanımlıdır. Young Modülü 1 TPa ve Çekme dayanımı 130 GPa’dır [2]. Termal iletkenliği 5000 ?/??‘dir [3]. Teorik özgül yüzey alanı 2630 ?2/?’dır. 2 boyutlu malzeme olmasından dolayı ambipolar elektrik özellikleri ve kuantum Hall etkisi grafenin mükemmel derecedeki elektriksel özelliklerinin açıklamasıdır. Grafen tabakalarındaki elektron taşınımı, kütlesiz relativistik parçacıklardaki gibidir ve 200.000 ??2/?? olan yüksek değerlere ulaşır [4].

Tabaka sayısına göre tek tabaka (monolayer), iki tabaka (bilayer), üç tabaka (trilayer), 5-10 tabaka (fewlayer) ve çok tabaka (multilayer) olarak adlandırılan grafenin fiziksel özellikleri tabaka sayısına göre değişiklik göstermektedir. Elektriksel özelliklerinden dolayı balistik transistörler, alan vericileri, entegre devre bileşenleri, iletken elektrotlar gibi uygulama alanları bulan grafen optik özelliklerinden dolayı dokunmatik ekranlar, fotovoltaik hücre uygulamaları, ışık yayan diyotlar, likit kristal ekranlar gibi uygulama alanlarına da sahiptir [5].

Kaynaklar

[1] Geim, A., K. ve Novoselov, K., S., Nature Materials, 6 (2007) 183.
[2] Lee, C., Wei, X., Kysar, J., W. ve Hone, J., Science, 321 (2008) 385.
[3] Saito, K., Nakamura, J. ve Natori, A., Physics Review B, 76 (2007) 115409.
[4] Du, X., Skachko, I., Barker, A. ve Andrei, E., Y., Nature Nanotechnology, 3 (2008) 491.
[5] Graphene Synthesis and Applications, Ed: Choi, W., Lee, J., W., CRC Press, 2012, USA.

arıcılık malzemeleri

1 Yorum

  1. Yazıyı baştan sona kadar okudum mühendis beylere başarılar diliyorum işte fırsat icatlarını yapsınlar

Düşünceleriniz Nedir?

Lütfen yorumunuzu buraya yazınız.
Lütfen isminizi buraya yazını.

robotzade Yazar Ol arıcılık malzemeleri

Yeni Yazılar

Global Kriz Etkisindeki KOBİ’lerde Pazarlama Özelinde Yönetim ve Organizasyon Sorunları

Özet: Türkiye’nin ekonomik durumuna etki eden global finansal kriz, bulundurdukları idari ve kurumsal problemleri sebebiyle Türk ekonomik düzeninde ciddi bir yere sahip olan küçük...

Antimadde ve Madde

İlk duyduğunuzda “antimadde” kelimesini bilim kurgu yazarlarının uydurduğu bir şey sanabilirsiniz ama antimadde çağdaş fiziğin son derece gerçek ve sağlam bir parçası. Üstelik bilim...

Hepimizin Uyması Gereken Tolstoy Kuralları

Herkesin kitaplığında yer alması gereken, kitapları ile kendi benliğimizi sorgulatan, Dostoyevski’nin Bir Yazarın Günlüğü kitabında kendisi için deha olduğunu ve olağan üstü yüksek sanat...

CBD Yağı Nedir, CBD Yağı Faydaları

2019 yılında hiçbir bileşik, pazarını CBD kadar genişketmedi. Kendirgillerin bu üyesi, yılın en çok ürün çeşitliliğine sahip bitkisi oldu: Sudan yeni nesil kahveye, jöle...

Mühendislik Maaşları

Havacılık ve Uçak Mühendisliği Maaşları

Merhaba arkadaşlar bu yazımız sizler için araştırdığımız havacılık ve uçak mühendisliği maaşları hakkında olacak. Genel olarak bakıldığı zaman bazı meslekler son derece özel olan...

Memur Maaşları

Merhabalar, bu yazımı bir üyemizin isteği üzerine memur maaşları hakkında bir takım bilgiler vereceğim. Memur maaşları mesleki durumuna, branşına çalıştığı kuruma, mesai yapıp yapmadığını,...

Devlet Mühendis Maaşları

Mühendislik Fakültesi bölümlerinden ya da herhangi bir fakülteye bağlı ve adı mühendislik olan bölümlerden mezun olan herkes "mühendis" unvanını almaktadır. Şu anda da ülkemizdeki...

Ağaç İşleri Endüstri Mühendisliği Maaşları

Ağaç işleri endüstri mühendisi kimdir? Ağaç işleri endüstri mühendisi, üniversitelerin 4 yıllık eğitim veren bölümünde okuyarak, ahşap(ağaç sektörü) ile ilgili olan alanlarda işleri, işlemleri yapabilecek...