1 Własności grafenu Autor: Krzysztof Kowalik www.agh.edu.pl Kierunek: Zarządzanie i inżynieria produkcji Data wygłoszenia: 19.05.2016

2 Plan prezentacji 1) Kilka słów wstępu. 2) Historia grafenu. 3) Najważniejsze właściwości grafenu. 4) Wybrane metody otrzymywania grafenu. 5) Przyszłość grafenu. www.agh.edu.pl

3 Grafen – materiał przyszłości  płaska struktura zbudowana z jednoatomowej warstwy atomów węgla, połączonych heksagonalnie;  staje się przedmiotem zainteresowania, głównie w elektronice i mechanice;  jest jedną z odmian alotropowych węgla – jednego z najpowszechniejszych pierwiastków na świecie. www.agh.edu.pl Rys. 1. Schemat struktury grafenu oddzielonej od grafitu Źródło: [1]

4 Historia odkrycia  Pierwszą osobą, która opisała grafen był Hanns-Peter Boehm: rok 1962.  Konstantin Novoselov oraz Andriej Gejm z Uniwersytetu w Manchesterze wyizolowali grafen w 2004 roku i otrzymali Nagrodę Nobla z dziedziny fizyki w 2010 roku. Andriej Gejm Konstantin Novoselov

5 Najważniejsze właściwości  bardzo dobre przewodnictwo elektryczne, niewielka rezystywność : 10 -8 Ω*m  dobre przewodnictwo cieplne : ponad dwukrotnie większe niż dla diamentu  niezwykle twardy i wytrzymały

6 Najważniejsze właściwości  niezwykle elastyczny : można go rozciągnąć nawet o 20%  cienki i lekki, niemal przezroczysty : pochłania około 2% światła  bardzo wysoka ruchliwość elektronów : 200 000 cm 2 /V*s  prędkość przepływu elektronów: 1/300 prędkości światła

7 Najważniejsze właściwości  Liniowa zależność dyspercyjna energii od pędu: E = p*c’ E – energia p – pęd c’ – stała Rys. 2. Punkt Diraca Źródło: [4]

8 Metody otrzymywania  Osadzanie z fazy gazowej na metalach CVD (chemical vapor deposition)  Wytwarzanie na węgliku krzemu (SiC)  Uzyskiwanie grafenu z nanorurek  Metoda naukowców z Instytutu Chemii Fizycznej PAN w Warszawie

9 Przyszłość grafenu  elektronika;  optoelektronika;  magazynowanie energii;  sensory chemiczne i biochemiczne;  sensory pola magnetycznego;  sensory pola elektrycznego;  sensory naprężeń;  sensory drgań;  inżynieria materiałowa (w materiałach kompozytowych).

10 Podsumowanie  Grafen może być materiałem bardzo popularnym w przyszłości (ale jeszcze nie teraz ze względu na wysokie koszty produkcji).  Ze względu na swoje bardzo dobre przewodnictwo elektryczne w przyszłości stanie się „następcą” krzemu w urządzeniach elektronicznych.  Jest bardzo wiele dziedzin, gdzie można wykorzystywać grafen, ale na dzień dzisiejszy jest to jeszcze nieopłacalne.

11 Bibliografia [1] http://www.ignis.agh.edu.pl/wp-content/uploads/Inga-Wadrzyk-Grafen- materia%C5%82-przysz%C5%82o%C5%9Bci.pdf [2] http://pclab.pl/news43465.html [3]http://suw.biblos.pk.edu.pl/resources/i1/i6/i0/i4/i3/r16043/HebdaM_GrafenMat erial.pdf [4] http://popul.ifj.edu.pl/uploads/file/fulereny_nanorurki_grafen.pdf [5] http://www.klaster3x20.pl/sites/default/files/t.pustelny.pdf [6] https://pl.wikipedia.org/wiki/Grafen [7] http://www.hk.net.pl/grafen/