Grafeeni ja grafeenoksiidi peamine erinevus seisneb selles, et grafeen on aine, mis koosneb süsinikuaatomitest, mis on omavahel seotud korduvate kuusnurkade kujul, samas kui grafeenoksiid on grafeeni oksüdeeritud vorm, mis on seotud hapnikuga rühmadega aatomid.
Grafeeni võib kirjeldada kui süsiniku allotroopi, mis eksisteerib kahemõõtmeliste lehtedena. Grafeenoksiid on grafiitoksiidist valmistatud monomolekulaarne leht. Selles artiklis võrdleme grafeeni grafeenoksiidiga.
Mis on grafeen?
Grafeen on süsiniku allotroop, mis eksisteerib kahemõõtmeliste lehtedena ja mida nimetatakse "kahemõõtmeliseks kuusnurkvõreks". Grafeen on tavaliselt lõpmatult suur aromaatne molekul. Grafeeni tootmiseks saame kasutada erinevaid teid. Mõned neist hõlmavad mehaanilisi meetodeid, ühekihilise süsiniku jagamist, keemilisi meetodeid, keemilist aurustamist, süsinikdioksiidi redutseerimist, ülehelikiirusega pihustusmeetodit, lasermeetodit, ioonide implanteerimist ja CMOS-iga ühilduva grafeeni tootmist.
Grafeenil on ainulaadsed omadused. Sellel on paksusega võrreldes tugev struktuur ja selle tugevus on tugevam isegi terasest. Muud omadused hõlmavad soojust ja elektrit tõhus alt juhtida, võime põleda väga madalatel temperatuuridel, peaaegu läbipaistvus, grafeeni struktuuri keeruline struktuur ja mittelineaarne diamagnetism. Lisaks on sellel ainel suured kvantvõnkumised. Grafeeni lehe servades olevatel süsinikuaatomitel on spetsiifiline keemiline reaktsioonivõime ja selle lehe struktuuris esinevad defektid võivad keemilist reaktsioonivõimet suurendada. Lisaks kipuvad need grafeenilehed virna kuhjuma, moodustades grafiitstruktuuri.
Joonis 01: Grafeeni lehelaadne struktuur
Iga grafeenilehe aatom ühendub oma kolme lähima naabriga sigma-keemiliste sidemete kaudu ja lisab ka ühe oma elektronidest juhtivusriba, mis eksisteerib kogu lehe struktuuri vahel. Seda tüüpi juhtivusriba muudab grafeeni struktuuri ebatavaliste elektrooniliste omadustega poolmetalliks, mida saab kirjeldada massita relativistlike osakeste teooriate abil.
Grafeenil on erinevaid rakendusi, sealhulgas selle kasutamine läbipaistva ja painduva juhina, mis võib mängida olulist rolli materjalide/seadmete rakendustes (nt päikesepatareid, valgusdioodid, puutepaneelid ja nutikad aknad või telefonid).
Mis on grafeenoksiid?
Grafeenoksiid on grafiitoksiidist valmistatud monomolekulaarne leht. See materjal on väga oluline, kuna saame seda kasutada grafeenilehtede tootmiseks tõhusal, kuid odaval viisil. Sel juhul on grafeenoksiid grafeeni oksüdeeritud vorm. Sellel on üks aatomkiht, mis on kaetud hapnikku sisaldavate funktsionaalrühmadega.
Joonis 02: Grafeenoksiidi vesilahus
See materjal dispergeerub vees ja muudes lahustites hapniku funktsionaalsuse tõttu. Seetõttu on seda materjali lihtne töödelda. Lisaks võimaldab see omadus parandada keraamika elektrilisi ja mehaanilisi omadusi, kui segame keraamilist materjali grafeenoksiidiga. Elektrijuhtivusele see aga hea ei ole. Seetõttu liigitame selle elektriisolaatoriks. See on peamiselt tingitud grafiidis esinevate sp2-sidevõrkude katkemisest. Kuid on mõningaid protsesse, mida saame selle omaduste parandamiseks kasutada.
Lisaks on tootjad selle ühendi valmistamiseks neli peamist meetodit. Need on Staudenmaieri, Hofmanni, Brodie ja Hummersi meetod. Nendel tehnikatel on mitmeid erinevusi.
Mis vahe on grafeenil ja grafeenoksiidil?
Grafeeni võib kirjeldada kui süsiniku allotroopi, mis eksisteerib kahemõõtmeliste lehtedena. Grafeenoksiid on grafiitoksiidist valmistatud monomolekulaarne leht. Peamine erinevus grafeeni ja grafeenoksiidi vahel on see, et grafeen on aine, mis on valmistatud süsinikuaatomitest, mis on omavahel seotud korduvate kuusnurkade kujul, samas kui grafeenoksiid on grafeeni oksüdeeritud vorm, mis on seotud hapnikuaatomeid sisaldavate rühmadega.
Allpool olev infograafik esitab grafeeni ja grafeenoksiidi erinevused tabeli kujul, et neid omavahel võrrelda.
Kokkuvõte – grafeen vs grafeenoksiid
Grafeeni ja grafeenoksiidi peamine erinevus seisneb selles, et grafeen on aine, mis koosneb süsinikuaatomitest, mis on omavahel seotud korduvate kuusnurkade kujul, samas kui grafeenoksiid on grafeeni oksüdeeritud vorm, mis on seotud hapnikuga rühmadega aatomid.
