Graphen Material der Zukunft.

Präsentation zum Thema: "Graphen Material der Zukunft."—  Präsentation transkript:

1 Graphen Material der Zukunft

2 Aufbau und Struktur Kohlenstoffatome in einem 2-dimensionalen kristallinen Gitter Atome stehen in 120° Winkel zueinander Atomabstand: circa 0,142 nm Zwei Doppelbindung pro Hexagon

3 Modell

4 Herstellung Klebeband -> Graphitblock -> mit Fotolack beschichteter Silizium-Wafer -> Auflösen des Lacks -> lokale dünne Graphitfilme < 50 nm Silizium eines Siliziumcarbid-Kristalls verbrennen (~1300°C) Chemisches Verfahren: Reduktion von Graphenoxid Quasi industrielle Verfahren: Größe von etwa 70 cm herstellbar

5 Mechanische Eigenschaften
Flächenkristalle -> hohe Festigkeit in Flächenrichtung-> Elastizitätsmodul: ~1000 GPa (Diamant: ca. 800 GPa) Zugfestigkeit: 125 GPa (über 100 mal größer als die von Stahl) Flexibel in Richtung der Flächennormal

6 Beispiel Hängematte aus Graphen: Fläche: 1 m2 Gewicht: 0,77 mg
Belastbarkeit: ca. 4 kg

7 Beispiel Weltraumlift:
Band mit konstanter Querschnittsfläche von der Erdoberfläche zum geostationären Orbit Länge: km Wäre erst zu 87 % seiner Reißfestigkeit belastet

8 Weitere Eigenschaften
Transparent: absorbiert etwa 2,3 % des sichtbaren Spektrums Hohe Wärmeleitfähigkeit: ca W/mK (im Vergleich Kupfer: ca. 400 W/mK ) Elektrische Leitfähigkeit: lässt sich durch Dotieren und elektrische Felder stark variieren Unter ideal Bedingungen: 0,96*10^4 1/Ωm (Kupfer: 0,6 * 10^4 1/ Ωm)

9 Zukünftige Anwendungen
Kompositmaterialien: für beispielsweise Luft- und Raumfahrt (reißfest, elastisch und leicht) Ersatz von teurem und sprödem Indiumzinnoxid in Touchscreens oder Solarzellen (transparent und gut leitend) Graphenbasierte Transistoren: Taktraten von 500 bis 1000 GHz sollen möglich sein 2010 gelang IBM ein 100 GHz Transistor auf Graphenbasis

10 The End