4 Grands méthodes pour faire graphène à la maison, ainsi que des bases graphène
Qu'est-ce que graphène?
Le graphène est un polymère de carbone à une seule couche.
Le graphène est fait de carbone pur. Il est un matériau dans lequel les atomes de carbone sont disposés en une seule couche, ce qui crée un motif en nid d'abeilles. Il convient de souligner que cette couche de carbone est un seul atome d'épaisseur, bien que certains auteurs considèrent jusqu'à dix couches de carbone à graphène. Si nous empilés dix ou plusieurs couches de graphène sur l'autre, la substance résultante serait appelée graphite, qui est ce que nous utilisons dans des mines de crayon.
Le terme graphène a été inventé par Hanns-Peter Boehm. Certains scientifiques se réfèrent à graphène en utilisant l'expression « semi-conducteurs à bande interdite zéro ». Il est également connu sous les variations d'orthographe telles que grafene et graphène, mais ceux qui sont incorrects en anglais, bien qu'ils puissent être valides dans d'autres langues.
Si vous êtes intéressé à faire votre propre graphène, s'il vous plaît faites défiler jusqu'à Comment faire graphène à la maison ou visitez une page séparée avec des instructions de bricolage de graphène seulement. Vous aurez probablement envie de faire défiler vers le bas si vous avez déjà entendu parler de faire graphène avec un lecteur de DVD Lightscribe mais besoin d'oxyde de graphite comme point de départ. Si vous souhaitez investir dans le graphène ou une technologie liée graphène, jetez un oeil à Comment investir dans le graphène.
découverte de graphène
propriétés graphène
Graphène a un certain nombre de propriétés très intéressantes. Comme nous l'avons appris, le graphène est une structure en nid d'abeille consistait uniquement d'atomes de carbone. Nous faisons de notre mieux pour expliquer ces propriétés en termes simples. Si vous préférez voir les chiffres vous-même, ainsi que nos sources, s'il vous plaît visitez notre page sur Propriétés graphène. Cette page peut être utile si vous faites des recherches scientifiques ou tout simplement besoin de voir où trouver des informations précises. Sauf indication contraire, l'objectif principal de cet article est sur le graphène forme libre.
Système électronique de transport et de la mobilité électronique
Une propriété très importante de graphène est son système de transport électronique unique et la mobilité électronique élevée résultant. Mobilité électronique décrit la vitesse d'un électron peut se déplacer à travers un matériau. Les métaux et les semi-conducteurs sont d'un intérêt particulier en raison de leur utilisation en électronique.
bat graphène terme de vitesse Silicon
faible résistivité
Une autre propriété graphène raccordée de façon étanche à la grande mobilité d'électrons est sa faible résistivité. La résistivité d'une feuille de graphène est de 10 -6 ω * cm. Pour mettre ce chiffre en perspective, la résistivité du graphène est inférieure à la résistivité de l'argent à la température ambiante. Soit dit en passant, à la température ambiante, l'argent est le matériau le plus faible résistivité connue aux scientifiques - qui est, jusqu'à ce que le graphène est venu.
Pourquoi est-forme libre graphène supérieure?
Graphène sonne probablement comme un matériau assez cool jusqu'à présent. Si vous êtes intéressé à faire votre propre graphène, lisez comment faire graphène ou simplement continuer à lire, l'information est plus bas dans la page.
des transistors de graphène et logique graphène
Transistors dans les circuits numériques ont deux états distincts, ON et OFF (transistors ont en fait plusieurs états différents en plus ON et OFF, mais ces deux intéressent particulièrement dans cette discussion). graphène crée des problèmes en effectuant une importante quantité de courant même à l'état OFF. Graphène conduit le courant dans l'état bloqué, car il est un semi-conducteur à bande interdite zéro. Un besoin de semi-conducteur à bande interdite zéro sans champ électrique externe à devenir conducteur. Le résultat: graphène portes logiques ont une forte dissipation de puissance statique - ils consomment de l'énergie à la fois lorsque l'appareil est sous tension et hors tension. Il existe deux approches pour contrer ce problème: raccourcir la longueur de grille ou utiliser graphène dopés.
Graphène peut être dopé de la même manière un cristal de silicium est dopé. Lorsque dopé avec des ions de potassium, la mobilité des électrons peut être réduite jusqu'à 20 fois. La réduction de la mobilité des électrons est contrôlé l'effet désiré dans de tels cas. Des recherches supplémentaires sont nécessaires pour révéler les dopants optimaux et leurs concentrations.
Propriétés d'auto-guérison
Une propriété intéressante de graphène est auto-guérison. Cela signifie que si l'on enlève un atome de carbone à partir de n'importe où au sein de la feuille de graphène, puis d'exposer la feuille à des atomes de carbone ou des molécules contenant du carbone, l'un d'entre eux s'enclencher parfaitement, le remplissage du trou créé par l'atome de carbone enlevé, et insérer dans le motif hexagonal. La capacité d'auto-guérison est d'une grande importance pour la nanotechnologie depuis un ion parasite peut percer un trou dans la nanostructure, ce qui rend inutile. Si la nanostructure peut auto-guérir, alors il pourrait être en mesure de résister aux effets environnementaux sévères.
Conductivité thermique
Force matérielle relative en fonction du poids
matériau à base de graphène léger.
Ce nouveau matériau intéressant est l'un des matériaux les plus résistants connus de la science. Merci à son épaisseur mono-atome, le graphène peut être emballé dans un petit volume, tout en conservant une aire de surface extrêmement élevée. Un mètre carré (10,7 pieds carrés) de graphène pèse moins de 1 milligramme. Cela en fait le matériau avec un poids supérieur à la zone et la zone à des rapports de volume par rapport à d'autres matériaux de la région spécifique à haute. Bien qu'il soit très forte, la couche de carbone est un seul atome d'épaisseur et se brise facilement. Cela rend le travail avec graphène une tâche difficile. Les scientifiques ont développé des matériaux à base de graphène qui tirent parti des propriétés uniques de graphène tout en le rendant suffisamment épais pour résister à des contraintes beaucoup plus élevées.
Comment acheter graphène?
Graphène est disponible à partir d'un certain nombre de revendeurs en ligne et hors ligne. Le prix du graphène est pas très attrayante au moment: environ 300 $ (. Environ 250 EUR) pour 1 gramme de nanopoudres de graphène pur, filtré 3nm. Bien sûr, le prix de graphène devrait réduire le nombre d'augmentations des fabricants. Par ailleurs, si vous cherchez à faire de l'argent au lieu de le dépenser, jetez un oeil à Comment investir dans le graphène.
Il se trouve que beaucoup de lecteurs veulent faire graphène à la maison, voici donc un spoiler: il est possible de créer de petites quantités de graphène maison par vous-même! Cependant, bien que possible, il est difficile de faire des quantités considérables. En fait, comme nous écrivons ces lignes, les scientifiques ont encore aucune idée de comment faire efficacement graphène en grandes quantités et qualités élevées, car les procédés technologiques ont pas encore été mis au point. Pourtant, il est assez trivial pour fabriquer des feuilles de bricolage de graphène en petites quantités.
Méthode 1:-Ruban adhésif
Méthode 2: Le mélangeur de cuisine
exfoliation de cisaillement dans les liquides commence par coulée en poudre dans un cristal liquide, puis en utilisant un mélangeur à cisaillement pour séparer (exfolier) couches de matériau à partir du cristal. Le liquide qui est utilisé dans ces procédés est choisi de telle sorte que les petites particules de graphène n'agglutinent pas en arrière ensemble, et le résultat est une suspension liquide de graphène. La suspension peut ensuite être séché pour obtenir nanoflakes de graphène, ou il pourrait être utilisé directement dans les processus technologiques ultérieurs, tels que la fabrication de revêtements de graphène et d'autres.
Alors, comment voulez-vous faire graphène à la maison en utilisant cette méthode? Eh bien, vous pouvez remplacer le mélangeur de cisaillement avec un mélangeur de cuisine (car le mélange de cisaillement est un mot de fantaisie pour le mélange de haute technologie), et au lieu de liquides spéciaux que vous pouvez utiliser de l'eau et de détergent à vaisselle. Le détergent est ajouté de sorte que les particules n'agglutinent pas, et agit comme un agent tensio-actif. Une grande source de poudre de graphite sont des crayons graphite. Il suffit de poudre quelques pistes de crayon et ajouter la poudre à la solution de détergent, puis mélanger pendant un certain temps. Sauf si vous avez accès à des microscopes spéciaux et d'autres équipements, vous serez probablement pas en mesure de confirmer l'existence de graphène dans votre solution de détergent, mais il y a une règle rapide de pouce que vous pouvez utiliser pour estimer la taille des particules. D'une manière générale, si les particules graphène sont trop gros, ils vont tomber au fond de la cuve, alors que si elles sont plus petites, ils flottent au sommet. Nanoparticules sont si petits qu'ils seront suspendus à la mi-eau, ce qui est ce que vous visez pour si vous voulez faire graphène. Après avoir fait suffisamment de particules de graphène, vous pouvez filtrer la suspension et le laisser sécher.
Cela étant dit, bien que ce procédé de fabrication graphène a été décrit dans le document mentionné ci-dessus et il a travaillé pour les chercheurs, ne soyez pas trop excités à le faire à la maison de cette façon. Il est en désordre et crée très petits nano-flocons de graphène, pas quelque chose à se vanter à vos amis, sauf si vous avez un laboratoire de haute technologie dans votre sous-sol et ont l'intention de les utiliser pour réaliser des transistors de graphène. D'autre part, cette technologie, ainsi que l'exfoliation en phase liquide de traitement par ultrasons assistée pourrait définir comment graphène est fait à l'avenir dans les milieux industriels, en raison de son évolutivité.
Méthode 3: graveur de DVD - approche technologique LightScribe
Méthode 4: Interface heptane-eau formation de film
Huile flottant sur l'eau.
Ceci est la nouvelle recette de bricolage graphène nous avons entendu jusqu'à présent. Il implique un peu de physique des fluides pour expliquer ce qui se passe ici en premier. Si vous versez un liquide non soluble dans l'eau dans l'eau il soit flotter au-dessus de l'eau, ou l'eau va flotter au-dessus de celui-ci, selon que le liquide ajouté est plus lourd (plus dense) ou plus léger (moins dense) que de l'eau. Un exemple courant est de l'huile flottant sur le dessus de l'eau (voir image).
Graphène sur l'interface-heptane eau.
L'idée est de mélanger le graphite finement broyé avec de l'eau et de l'heptane (rapport 1: 1 d'eau et d'heptane) et sonication pendant un certain temps. Qu'est-ce qui se passe ensuite est que les flocons de graphite exfolier à l'interface entre l'eau et l'heptane et graphène commence réellement « escalade » les parois de verre du flacon. Si un substrat hydrophile, tel qu'une lame de verre, est introduit à travers l'interface, un film mince de graphène va monter les parois de la glissière ainsi. La lame de verre peut alors être extrait et après séchage, vous serez à gauche avec le verre enduit graphène. Si vous utilisez un flacon en polyéthylène, le graphène résultant ne sera pas grimper les parois du flacon, mais vous pouvez encore l'extraire avec une lame en verre ou tout autre matériau hydrophile. Le résultat est montré dans l'image à droite.
Graphène sur le verre.
Ceci est peut-être la meilleure façon de faire de bricolage graphène à la maison comme une feuille arbitrairement grande. D'autres méthodes ne font que créer des flocons de graphène, mais ces flocons pourraient être utilisés à la place des flocons de graphite dans cette méthode comme une étape de raffinement. Essayez-le et laissez-nous savoir comment ça se passe!
Comment faire l'oxyde de graphite à la maison?
Avertissement
Si vous avez accès à un laboratoire et que vous faites cela pour un projet ou d'une expérience, envoyez-nous une note et laissez-nous savoir comment ça se passait. Nous aimerions inclure votre histoire de succès ici.
introduction
La procédure
On agite 100 g de graphite en poudre avec 50 g de nitrate de sodium dans 2,3 litres d'acide sulfurique technique. Assurez-vous de mélanger les ingrédients dans un récipient bien-plus grand que nécessaire étanche placé dans un bain de glace à zéro degrés Celsius, comme mesure de sécurité. Le récipient doit être d'au moins 15 à 20 litres en volume.
MISE EN GARDE! Au bout de 30 minutes se sont écoulées, lentement et avec précaution ajouter 4,8 litres d'eau dans le mélange tout en agitant. L'ajout d'eau provoque une réaction exothermique qui augmente la température du mélange à près de 100 degrés Celsius, et de grandes quantités de gaz sera libéré dans une réaction violente! Maintenir la température à 98 ° C pendant 15 minutes. MISE EN GARDE! Le mélange va maintenant être de couleur brune.
Après avoir maintenu la température pendant 15 minutes, on dilue encore le mélange à un total de 14 litres de liquide avec de l'eau chaude. Ajouter 3% de peroxyde d'hydrogène afin de réduire le permanganate restant. Après l'addition de peroxyde d'hydrogène, le mélange doit virer au jaune vif.
On filtre le mélange encore chaud. Le filtre prendra une couleur jaune-brun. Laver le gâteau de filtration trois fois avec un total de 14 litres d'eau chaude. Disperser l'oxyde de graphite obtenue dans 32 litres d'eau. Pour obtenir de l'oxyde de graphite sec, vous auriez besoin d'une centrifugeuse puissante. Comme il est probablement pas disponible, chauffer l'eau contenant de l'oxyde de graphite à 40 degrés Celsius et d'attendre jusqu'à ce que l'eau se soit évaporée. Un grand conteneur qui fonctionne le mieux, puisque la plus grande surface facilitera l'évaporation.
Supérieur oxyde de graphite de qualité obtenue de cette façon aura une couleur jaune vif, alors que moins bonne oxyde de graphite de qualité prendra une teinte vert à noir. Vous pouvez utiliser cet oxyde de graphite dans une solution aqueuse pour réaliser vos expériences avec Lightscribe conduit à la maison.