Graphene

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Graphen – ist eine zweidimensionale allotrope Modifikation von Kohlenstoff, die durch eine ein Atom dicke Schicht von Kohlenstoffatomen im Zustand der sp 2-Hybridisierung gebildet und über σ- und π-Bindungen im hexagonalen zweidimensionales Kristallgitter. Graphen hat sich in den letzten Jahren zu einem der am intensivsten untersuchten Materialien entwickelt. Dies liegt an seinen einzigartigen elektrischen, elektrochemischen, optischen, mechanischen und Sorptionseigenschaften. Anwendungen für Graphen umfassen Elektronik, Katalyse, Sensorherstellung, Kondensatoren und verschiedene biomedizinische Aufgaben.

Graphen hat eine hohe mechanische Festigkeit und eine sehr große und verfügbare spezifische Oberfläche (theoretischer Wert von 2630 m 2 / g 237) sowie eine hohe elektrische Leitfähigkeit, was dieses Kohlenstoff-Nanomaterial einzigartig macht. Graphen kann in Form von Graphenpulver oder einer Dispersion von Graphen vorliegen sowie aus seiner oxidierten Form reduziert werden. Von besonderem Interesse ist Graphen, das nach dem CVD-Verfahren auf Substraten aus verschiedenen Materialien abgeschieden wird.

Graphenkosten – Änderungen und Einfluss

Seit seiner Entdeckung im Jahr 2004 wurde viel Forschung zu Graphen betrieben und daher ändern sich die Graphenkosten stark. Heutzutage gilt es als eines der vielversprechendsten Materialien, das irgendwann andere Materialien wie Silizium oder ITO ersetzen wird und es uns ermöglicht, unsere aktuellen Technologien auf revolutionäre Weise voranzutreiben.

Zu dieser Zeit gehört der Graphenmarkt zu den am schnellsten wachsenden Hightech-Märkten der Welt. Die weltweiten Graphenmarkteinnahmen wachsen mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 35%, und es wurde prognostiziert, dass der Markt bis zum Jahr 2020 USD 278 Millionen erreichen wird. Bis zum heutigen Tag wird der Graphenmarkt immer noch von Forschungs- & Entwicklungsunternehmen dominiert, aber das wird sich voraussichtlich ändern, da große High-Tech-Unternehmen aus der ganzen Welt beginnen, die Graphentechnologie in ihre Produkte zu implementieren. Rollbare Displays, Halbleiter, Batterien – um nur einige zu nennen – sind dabei, einen riesigen Raum für Graphen und sein Derivat auf dem kommerziellen Markt zu schaffen.

Es scheint offensichtlich, dass dieser zweidimensionale Kristall eine Technologie der Zukunft ist, aber wann beginnt die Zukunft? Es kann in einem Jahr oder in fünf Jahren oder sogar mehr sein – niemand kann es sicher sagen. Wenn wir uns jedoch die Geschwindigkeit ansehen, mit der das Graphen auf dem Markt wächst, ist es fast unmöglich zu leugnen, dass es seinen Weg in den kommerziellen Bereich finden wird, da seine Kosten weiterhin exponentiell sinken. Es wird sogar erwartet, dass die dramatische Senkung der Graphenkosten Graphen bald billiger machen wird als

Silizium.

Graphen Kosten – Einfluss

Also, was genau beeinflusst den Preis von Bulk-Graphen? Es gibt mehrere Faktoren, die sich auf den Graphenpreis auswirken, aber die wichtigsten sind die Qualität / Reinheit des Materials sowie der technologische Prozess, der für seine Herstellung verwendet wird.

Zum Beispiel kann die berühmte Scotch-Tape-Methode (auch Peeling-Methode genannt) hochwertiges Graphen produzieren, das in kleinen Mengen sogenannter Flocken vorliegt. Diese Graphenflocken zeigen die besten physikalischen Eigenschaften wie hohe Reinheit, mechanische Festigkeit und elektrische Leitfähigkeit. Der Nachteil dieser Methode ist, dass das exfolierte Graphen in der Regel in etwa ein paar Flocken pro Quadratzentimeter kommt und der Preis für solches Graphen kann etwa mehrere tausend Euro pro Flocke betragen.

Um größere Mengen Graphen herzustellen, können andere Methoden implementiert werden. Graphenoxid, das durch Zugabe von Sauerstoff- und Wasserstoffmolekülen zu dem von Graphen hergestellt wird, ist eine relativ billige Form und lösliche Form von Graphen, die etwa 400 € pro Liter kostet. Graphenoxid kann überall dort eingesetzt werden, wo kein hochwertiges Graphen erforderlich ist. Aufgrund seiner geringen elektrischen Eigenschaften ist es jedoch nicht für Batterien, Bildschirme oder andere elektronische Geräte geeignet.

Eine andere Methode zur Gewinnung von Graphen wird als CVD (Chemical Vapor Deposition) bezeichnet. Dieses Verfahren kann relativ hochwertiges Graphen erzeugen, indem Monoschichten in Reaktionskammern unter Verwendung von Gasen auf einem Substrat erzeugt werden. Obwohl diese Methode in den letzten Jahren kostengünstiger geworden ist, besteht ihr Hauptnachteil darin, dass viele chemische Produkte entstehen, die für den menschlichen Körper toxisch sein können. CVD Graphen kommt in Form von kleinen Monolayer-Filmen, die je nach Größe des Films zwischen 50 € und 1000 € kosten.

Der Preis des Graphens ist nicht einheitlich und variiert je nach Qualität des Produkts sowie der Methode, mit der das Endprodukt erhalten wird. Insgesamt sind die Preise einer der Hauptstreitpunkte unter den Graphenforschern und -herstellern. Auch die Änderung der Graphenkosten kann nicht mit Sicherheit vorhergesagt werden, da ihr Schicksal nicht in den Händen einer Autorität liegt, sondern in den Händen des Marktes.

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