Lityum iyon pillerde silikon bazlı negatif elektrot malzemelerinin uygulanması
Yeni enerji araçlarının, enerji depolama ve diğer pazarların hızla gelişmesiyle birlikte, lityum pillerin ve negatif elektrot malzemelerinin pazar büyüklüğü ve teknik seviyesi iyileşmeye devam ediyor. Şu anda, ticari grafit negatif elektrot malzemelerinin özgül kapasitesi, grafit malzemelerin teorik özgül kapasitesine yakın ve silikon bazlı negatif elektrot malzemelerinin ticari uygulaması daha da hızlandırıldı.
Silikon bazlı negatif elektrot malzemeleri, son derece yüksek teorik özgül kapasiteleri nedeniyle lityum iyon pil negatif elektrot malzemeleri araştırmalarında önemli bir nokta haline geldi. Silikon negatif elektrot malzemelerinin teorik özgül kapasitesi, ticari grafit negatif elektrot malzemelerinden çok daha yüksektir ve çalışma voltajı orta düzeydedir, bu da silikon bazlı negatif elektrot malzemelerinin pil enerji yoğunluğunu iyileştirmede önemli avantajlara sahip olmasını sağlar. Ancak, şarj ve deşarj sırasında silikonun hacim genişlemesi ve büzülmesi çok büyüktür, bu da malzeme çatlamasına ve parçalanmasına ve ayrıca SEI filminin sürekli kalınlaşmasına neden olur ve bu da pilin döngü kararlılığını ve hız performansını ciddi şekilde etkiler.
Lityum iyon pil uygulamalarında silikon bazlı negatif elektrot malzemelerinin kusurlarını çözmek için araştırmacılar nanoteknoloji, kompozit malzeme teknolojisi, yapısal tasarım, yüzey modifikasyonu, elektrolit optimizasyonu, ön lityumlama, gözenekli silikon ve alaşımlı silikon vb. dahil olmak üzere çeşitli teknik yollar önerdiler.
Bu teknik yollar, laboratuvar araştırmasından endüstriyel uygulamaya kadar tüm aşamaları kapsar, nano boyutlandırma ve kompozit malzeme teknolojisi ile hacim genişlemesi sorununu hafifletir, yapısal tasarım ve yüzey modifikasyonu ile iletkenliği ve kararlılığı iyileştirir ve elektrolit sistemini optimize ederek pilin genel performansını artırır. Ön lityumlama teknolojisi, başlangıçtaki kulomb verimliliğini artırabilir, gözenekli silikon yapısı hacim değişikliklerini hafifletmeye yardımcı olur ve alaşımlı silikon daha yüksek kapasite ve kararlılık sağlayabilir. Bu teknik yolların kapsamlı bir şekilde uygulanmasının, yüksek performanslı, uzun ömürlü ve düşük maliyetli silikon bazlı negatif elektrot malzemeleri elde etmesi ve pratik uygulamalarda yaygın popülerliklerini artırması beklenmektedir.
Şu anda, silikon-karbon malzemeler ve silikon-oksijen malzemeler, silikon bazlı negatif elektrotlar için iki ana teknik yoldur.
Bunlar arasında, silikon-karbon negatif elektrot malzemeleri yüksek birinci kulombik verimlilikleriyle bilinir, ancak çevrim ömürlerinin iyileştirilmesi gerekir. Silikon malzemelerin nano boyutlandırılması gerçekleştirilerek, şarj ve deşarj işlemi sırasında oluşan genleşme ve kırılma sorunları azaltılabilir ve böylece çevrim ömürleri daha da artırılabilir. Nispeten konuşursak, silikon-oksijen negatif elektrot malzemelerinin ana avantajı, birinci verimlilik düşük olmasına rağmen mükemmel çevrim kararlılıklarıdır. Ancak, ön lityumlama gibi teknik araçlar benimsenerek, birinci verimlilikleri etkili bir şekilde iyileştirilebilir.
Ticari uygulamalar açısından, şu anda, silikon bazlı negatif elektrot malzemelerinin ana ticari uygulamaları arasında karbon kaplamalı silikon oksit, nano silikon karbon, silikon nanoteller ve amorf silikon alaşımları yer almaktadır. Bunlar arasında, karbon kaplamalı silikon oksit ve nano silikon karbon en yüksek ticarileşme derecesine sahiptir ve genellikle %5-%10 oranında grafit ile karıştırılırlar. Son yıllarda, silikon bazlı negatif elektrot malzemeleri giderek endüstriyel hale geliyor.
Katı hal piller alanında, yüksek teorik enerji yoğunluğu, mükemmel hızlı şarj ve deşarj performansı ve mükemmel güvenlik performansı nedeniyle, silikon esaslı negatif elektrot malzemeleri katı hal pil negatif elektrot malzemelerinin temel geliştirme yönlerinden biri olarak kabul edilir.
Yeni nesil iletişim çekirdek malzemesi: lityum tantalat
Nesnelerin İnterneti, yapay zeka ve büyük veri teknolojisinin hızla gelişmesiyle birlikte, lityum tantalat (LiTaO3), piezoelektrik, akusto-optik ve elektro-optik gibi mükemmel özellikleri nedeniyle dijital sinyal işleme, 5G iletişim, rehberlik, kızılötesi dedektörler ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır. Tek kristal filmi, Moore sonrası dönemde yeni cihazların geliştirilmesi için acilen ihtiyaç duyulan yeni bir malzeme olarak kabul edilmektedir.
Lityum tantalat, mükemmel performansa sahip çok işlevli bir kristal malzemedir. İlmenit yapısına sahiptir ve renksiz veya açık sarıdır. Kristal hammaddeleri bol miktarda bulunur, performansı stabildir ve işlenmesi kolaydır. Yüksek kaliteli, büyük boyutlu tek kristaller üretebilir. Cilalı lityum tantalat kristalleri, rezonatörler, yüzey filtreleri ve dönüştürücüler gibi elektronik iletişim cihazlarının üretiminde yaygın olarak kullanılabilir. Cep telefonları, uydu iletişimleri ve havacılık gibi birçok üst düzey iletişim alanında vazgeçilmez bir işlevsel malzemedir.
Ana Uygulamalar
Yüzey Akustik Dalga (SAW) Filtresi
Yüzey akustik dalga filtresi, piezoelektrik kristal osilatör malzemelerinin piezoelektrik etkisi ve yüzey akustik dalga yayılımının fiziksel özellikleri kullanılarak yapılan özel bir filtreleme cihazıdır. Düşük iletim kaybı, yüksek güvenilirlik, büyük üretim esnekliği, analog/dijital uyumluluk ve mükemmel frekans seçimi özellikleri avantajlarına sahiptir. Ana bileşenleri arasında iletim hattı, piezoelektrik kristal ve zayıflatıcı bulunur. Sinyal iletim hattı aracılığıyla piezoelektrik kristalin yüzeyine ulaştığında, yüzey akustik dalgaları üretilecektir. Farklı frekanslardaki yüzey akustik dalgalarının hızı, yayılma sırasında farklıdır. Piezoelektrik kristalin ve interdigital dönüştürücünün geometrik şekli ve iletim parametrelerinin makul bir şekilde tasarlanması ve reflektörün varlığıyla, farklı frekansların filtreleme etkileri elde edilebilir.
Kristal Osilatör
Kristal osilatör, doğru akımı belirli bir frekansta alternatif akıma dönüştüren bir enerji dönüşüm cihazıdır. Esas olarak piezoelektrik kristallerin piezoelektrik etkisini kullanarak kararlı elektriksel salınımlar üretir. Çipin iki kutbuna voltaj uygulandığında kristal deforme olur ve böylece metal levha üzerinde voltaj üretir. Kristal osilatörler, son derece kararlı frekanslı AC sinyalleri nedeniyle iletişim radyo istasyonlarında, GPS'de, uydu iletişimlerinde, uzaktan kumandalı mobil cihazlarda, cep telefonu vericilerinde ve üst düzey frekans sayaçlarında yaygın olarak kullanılır. Genellikle, kararlı ve doğru tek frekanslı salınımlar sağlamak için elektrik enerjisini ve mekanik enerjiyi dönüştürebilen kristaller kullanır. Şu anda yaygın olarak kullanılan kristal malzemeler arasında kuvars yarı iletken malzemeler ve lityum tantalat yongaları bulunur.
Piroelektrik dedektör
Piroelektrik dedektör, sıcaklık değişikliklerini veya kızılötesi radyasyonu algılamak için piroelektrik etkiyi kullanan bir sensördür. Hedefin enerji değişikliklerini temassız bir biçimde algılayabilir ve böylece ölçülebilir bir elektrik sinyali üretebilir. Çekirdek bileşeni, genellikle zıt yüklü birimlerden oluşan, kristal eksenleri ve kendiliğinden polarizasyona sahip, özel özelliklere sahip tek kristal bir malzeme olan piroelektrik bir yongadır. Piroelektrik malzemeler çok ince hazırlanmalı ve elektrotlar kristal eksenine dik yüzeye kaplanmalıdır. Üst yüzey elektrodu kullanılmadan önce bir emilim tabakasıyla kaplanmalıdır. Kızılötesi radyasyon emilim tabakasına ulaştığında, piroelektrik çip ısıtılacak ve bir yüzey elektrodu üretilecektir; radyasyon kesilirse, ters polarizasyon yükü üretilecektir.
Lityum tantalat, büyük piroelektrik katsayısı, yüksek Curie sıcaklığı, küçük dielektrik kayıp faktörü, birim hacim başına düşük termal erime noktası, küçük bağıl dielektrik sabiti ve kararlı performansı nedeniyle 5G iletişimlerinde, fotonik çiplerde, kuantum bilgisinde ve diğer alanlarda geniş uygulama beklentilerine sahiptir.
Diş restorasyonlarında kullanılan seramik malzemeler
Diş restorasyon malzemeleri, yalnızca klinik kullanım için gerekli mekanik, fiziksel ve kimyasal özelliklere sahip olduklarından değil, aynı zamanda iyi biyouyumluluğa sahip olduklarından emin olmak için sıkı biyolojik testlerden geçmelidir. Son yıllarda, malzeme bilimi ve teknolojisinin sürekli gelişmesi ve insanların yaşam standartlarının sürekli iyileştirilmesiyle birlikte seramik malzemeler, reçine bazlı kompozit malzemeler, metal malzemeler, 3M nano reçineler, cam seramikler ve diğer malzemeler giderek yaygınlaşmıştır.
(1) Alümina seramikler
Alümina seramikler, dikkate değer kimyasal kararlılığa ve mekanik özelliklere sahip beyaz kristal katılar veya tozlardır. Bir diş restorasyon malzemesi olarak alümina, gerçek dişlerle eşleşen renge ve ışık geçirgenliğine sahiptir, estetik gereksinimleri karşılar ve in vitro lifli dokuya karşı zayıf toksisite avantajlarına sahiptir.
(2) Zirkonyum seramikler
20. yüzyılın sonunda, zirkonyum bir diş restorasyon malzemesi olarak geliştirilmiştir. Zirkonyum seramikleri önemli aşınma direncine, korozyon direncine ve yüksek sıcaklık direncine, iyi optik etkilere sahiptir, diş restorasyonu için uygundur ve yüksek mukavemete sahiptir. Zirkonyum güçlü bir stabiliteye ve iyi bir biyouyumluluğa sahiptir. Alümina ile karşılaştırıldığında daha yüksek aşınma direncine ve tokluğa sahiptir. Valfler, kompozit seramik yapay kemikler, kalça eklemleri, kemikler ve diş kökleri üretimi için uygundur.
(3) Biyoaktif cam
Biyoaktif cam, kemik dokusuyla bağlanabilen ve aynı zamanda yumuşak dokuyla bağlantı kurabilen yapay bir biyomalzemedir. Biyouyumluluk, düşük toksisite, kemik rehberliği ve kemik oluşumu gibi mükemmel özelliklere sahiptir ve iyi hemostaz ve antibakteriyel etkilere sahiptir. Vücuda yerleştirildiğinde belirli biyolojik ve fizyolojik işlevlere ulaşabilir. Biyoaktif cam, kemik nakli, kemik dolgu malzemesi, alveolar sırt bakımı ve rekonstrüksiyon malzemesi ve oral implant kaplama malzemesi olarak kullanılabilir.
(4) Hidroksiapatit seramikler
Hidroksiapatit, altıgen kristal sistemine aittir ve tipik bir biyoaktif seramiktir. Bileşimi doğal kemik dokusunun inorganik bileşenlerine yakındır ve iyi biyouyumluluğa sahiptir. Vücuda yerleştirildiğinde sadece güvenli ve toksik değildir, aynı zamanda kemik büyümesini de gerçekleştirebilir. Mükemmel bir biyoaktif malzemedir. Genellikle periodontal kemik defekti onarımı ve yapay diş kökü implantları için ağız tıbbı alanında kullanılır.
(5) Trikalsiyum fosfat seramikleri
Trikalsiyum fosfat, iyi biyouyumluluk ve biyotoksisiteye sahip önemli bir kalsiyum fosfat seramiğidir. Trikalsiyum fosfat, farklı parçaların bozunma hızı ve farklı kemik özellikleri gereksinimlerine göre belirli bir boyut ve şekilde içi boş yapısal bileşenlere dönüştürülebilir ve çeşitli ortopedik hastalıkları tedavi etmek için kullanılabilir. Ek olarak, trikalsiyum fosfat periapikal kemik rejenerasyonunu ve pulpa kalsiyum köprüsü oluşumunu indükleme biyolojik özelliklerine sahiptir ve ağız tıbbı alanında yaygın olarak kullanılır ve değer verilir.
(6) Feldspat porseleni
Feldspat porseleni, cam matrisinde dağılmış düzensiz tane yapısına sahip bir borosilikat feldispat camıdır. Ön diş kaplamalarında, tam kronlarda ve arka diş inleylerinde kullanılır. Doğal dişlere yakın iyi estetik etkilere ve aşınmaya sahiptir. Taşlama ve cilalama işleminden sonra ağızda kullanılabilir.
(7) Cam seramikler
Cam seramikler, bir dizi ısıl işlem prosedürüyle elde edilen bir cam matriste cam fazı ve kristal fazının düzgün ve yoğun dağılımına sahip polikristalin katılardır. Bunlara mikrokristalin cam da denir. Cam seramikler, doğal dişlere yakın geçirgenlikleri ve doygunlukları nedeniyle ön dişlerin estetik restorasyonu için tercih edilen malzeme haline gelmiştir. Cam seramikler sadece mükemmel korozyon direncine ve aşınma direncine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda eğilme mukavemetleri ve kırılma toklukları da kristalizasyon işleminin ısıl işlem sürecini ayarlayarak kontrol edilebilir. Bu nedenle, farklı kullanımlara uygun ürünler birbiri ardına geliştirilmiştir.
(8) Kompozit seramikler
Kompozit seramikler, geleneksel seramiklerin özelliklerini yeni reçine işlem malzemeleriyle birleştiren yeni bir reçine-seramik kompozit malzeme türüdür. Avantajı, CAD/CAM teknolojisi kullanılarak gerçekleştirilebilmesidir. Ayrıca kompozit seramikler bol miktarda reçine bileşeni içerdiğinden restorasyon hasar gördüğünde reçine ile onarımı kolaydır.
Bilyalı değirmen verimliliğini artırmanın anahtarı
Öğütme verimliliğini etkileyen faktörler
Öğütme verimliliği, mineral işleme verimliliğini iyileştirmek ve enerji tüketimini azaltmak için çok önemli olan bilyalı değirmen performansının önemli bir göstergesidir.
Malzeme özellikleri temel faktörlerdir ve sertlik, tokluk, yoğunluk ve kırılma özellikleri öğütmenin zorluğunu etkiler.
Değirmen çalışma parametreleri, hız, doldurma oranı, ortam boyutu ve türü gibi verimlilik üzerinde önemli bir etkiye sahiptir. Hızın optimize edilmesi, darbeyi ve sürtünmeyi en üst düzeye çıkarabilir ve uygun doldurma oranı, malzeme ile ortam arasında etkili bir temas sağlar. Öğütme ortamının türü ve boyutu da önemlidir. Farklı malzeme ve boyutlardaki ortamlar öğütme verimliliğini etkileyecektir. Doğru ortamı seçmek öğütme etkisini iyileştirebilir.
Öğütme işleminin seçimi de verimliliği etkiler. Islak öğütme ince parçacık gereksinimleri için uygundur ve kuru öğütme düşük su içeriğine sahip malzemeler için uygundur.
Değirmenin tasarımı ve bakımı da kritiktir. Yapısal tasarım öğütme verimliliğini etkiler ve uygunsuz bakım verimliliği azaltacaktır.
Bilyalı değirmen hızı
Kinetik enerji teoremine göre, bir cismin kütlesi sabit olduğunda, cismin hızı ne kadar büyükse, taşıdığı enerji de o kadar yüksek olur. Benzer şekilde, bilyalı değirmen öğütme kavanozunun hızı ne kadar büyükse, parçacık ortamı parçacıkları tarafından taşınan ezme ve öğütme enerjisi de o kadar büyük olur ve ezme ve öğütme etkisi o kadar iyi olur, ancak artan enerji tüketimi, parçacık ortamının kendisinin daha fazla kaybı ve öğütme kavanozunda şiddetli ısınma gibi sorunlar olabilir; öğütme kavanozu hızı çok düşükse, parçacık ortamı tarafından taşınan enerji, malzemenin ezilmesi ve öğütülmesi için yeterli olmayabilir ve öğütme rolü oynamaz.
Parçacık ortamının dolum oranı
Dolum oranı, parçacık ortamının gevşek bir durumda işgal ettiği öğütme kavanozunun iç hacminin öğütme kavanozunun gerçek hacmine oranını ifade eder. Öğütme kavanozundaki parçacık ortamının dolum oranı, öğütme verimliliğini etkileyen temel faktörlerden biridir.
Parçacık ortamının parçacık boyutu
Nesnenin dürtü denklemine göre, farklı kütlelerdeki nesneler aynı hızda farklı kinetik enerji taşır. Aynı malzemenin parçacık ortamında, parçacık boyutu tek bir parçacığın kütlesini belirler. Bu nedenle, parçacık ortamının uygun parçacık boyutunu seçmek öğütme verimliliğini etkili bir şekilde iyileştirebilir.
Bilye oranı
Bilye oranı, malzemenin öğütme ortamına oranıdır ve öğütme verimliliği üzerinde de önemli bir etkiye sahiptir. Uygun bir bilye oranı, öğütme ortamının enerjiyi malzemeye etkili bir şekilde aktarmasını sağlayabilir. Bilye oranının belirlenmesinde malzeme özellikleri, değirmen tipi ve beklenen öğütme inceliği dikkate alınmalıdır.
Öğütme suyu hacmi
Islak öğütme işlemi sırasında, öğütme suyu hacmi öğütme verimliliği ve bulamaç konsantrasyonu üzerinde doğrudan bir etkiye sahiptir. Bulamacın akışkanlığı, değirmeni aşırı yüklemekten ve öğütme verimliliğini düşürmekten kaçınırken, ortam ve malzeme arasında iyi bir etkileşim sağlamak için su hacmini ayarlayarak kontrol edilmelidir.
Çelik bilye boyutu ve oranı
Bilyalı değirmenin çalışmasında, çelik bilye öğütme ortamıdır ve boyutu ve oranı öğütme verimliliği üzerinde belirleyici bir etkiye sahiptir. Uygun çelik bilye boyutu ve oranı, malzemenin öğütme verimliliğini etkili bir şekilde iyileştirebilir, enerji tüketimini azaltabilir ve değirmenin hizmet ömrünü uzatabilir.
Proses ve ekipmanın iyileştirilmesi
Bilyalı değirmenin çalışma oranını iyileştirmenin bir diğer önemli yolu da proses ve ekipmanın iyileştirilmesidir. Modern teknolojinin sürekli gelişmesi ve malzeme biliminin ilerlemesiyle, geleneksel bilyalı değirmen prosesi ve ekipmanları yükseltme ve dönüştürme zorunluluğuyla karşı karşıyadır.
Arıza analizi ve önleme
Bilyalı değirmenin çalışma verimliliği ve kararlılığı, tüm üretim sürecinin kalitesini ve verimliliğini doğrudan etkiler. Ancak, uzun vadeli çalışma sürecinde, çeşitli iç ve dış faktörlerin etkisi nedeniyle, bilyalı değirmen genellikle yüksek ana yatak sıcaklığı, anormal çalışma sesi, şişkin göbek ve diğer sorunlar gibi çeşitli arızalara sahiptir ve bu yalnızca üretim verimliliğini etkilemekle kalmaz, aynı zamanda ekipman hasarına ve üretim maliyetlerinin artmasına da neden olabilir.
Baryum sülfat pil üretiminde nasıl önemli bir rol oynuyor?
Baritin ana bileşeni baryum sülfattır (BaSO4) ve en bilinen kullanımları petrol sondaj çamuru ağırlıklandırma maddeleri, baryum kimyasalları ve nükleer radyasyon koruması için hammaddelerdir.
Baryum sülfat, güçlü kimyasal eylemsizlik, iyi kararlılık, asit ve alkali direnci, orta sertlik, yüksek özgül ağırlık, yüksek beyazlık ve zararlı ışınları emme yeteneği avantajlarına sahiptir. Çevre dostu bir malzemedir. Yüksek saflıktaki nano baryum sülfat, yalnızca sıradan baryum sülfatın kullanımlarına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda başka özel kullanımlara da sahiptir. Örneğin, kaplamalar, kağıt yapımı, kauçuk, mürekkep ve plastikler gibi endüstriyel sektörlerde yaygın olarak kullanılır.
Baryum sülfatın ayrıca önemli bir kullanımı vardır - pil üretiminde en yaygın kullanılan inorganik genleştiricidir. Temel, yenilenebilir ve geri dönüştürülebilir yeni bir enerji olarak piller, ulaşım, iletişim, elektrik, demiryolları, ulusal savunma, bilgisayarlar ve bilimsel araştırma gibi çeşitli alanlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.
Yeni bir enerji minerali olarak baryum sülfat, pil üretiminde çok önemli bir rol oynar. Pil ömrünün kısalmasının başlıca nedeni: pilin negatif plakasının sülfatlanmasıdır. Bu nedenle, kurşun-asit pillerde baryum sülfatın başlıca rolü, negatif plakanın aktivitesini artırmak, plakanın sertleşmesini önlemek ve pilin kullanım ömrünü uzatmaktır.
Pilin negatif kurşun macununda, mükemmel dolgu özelliklerine ve kararlı özelliklere sahip çökeltilmiş baryum sülfat genellikle pilin negatif elektrodunun sülfatlanma derecesini azaltmak için kullanılır. Nedenleri şunlardır:
1. Baryum sülfat ve kurşun sülfat aynı kafes yapısına sahiptir, bu da pilin negatif elektrodu tarafından baryum sülfat (BaSO4) yardımıyla üretilen kurşun sülfatın (PbSO_4) plakanın çeşitli pozisyonlarına eşit şekilde dağılmasına yardımcı olur, böylece geri döndürülemez sülfatlanmayı engeller ve pilin ömrünü uzatır.
2. Çökeltilmiş baryum sülfat küçük bir partikül boyutuna ve iyi bir dağılabilirliğe sahiptir. Deneyler, kümeleşme olmadığında, baryum sülfatın parçacık boyutu ne kadar küçükse, pilin negatif elektrodunun sülfatlanma derecesinin o kadar düşük olduğunu göstermiştir.
3. Çökeltilmiş baryum sülfat yüksek saflıktadır, neredeyse hiç demir içermez ve deşarjı kolay değildir. Pil deşarj edildiğinde, PbSO4 daha fazla kristal merkeze sahip olabilir, kurşun özgül yüzey alanının küçülmesini daha iyi önleyebilir, negatif elektrot plakasının aktivitesini artırabilir, plakanın sertleşmesini önleyebilir ve pilin hizmet ömrünü uzatabilir.
4. Baryum sülfat son derece inerttir ve elektrodun redoks sürecine katılmaz. Kurşunu kurşundan veya kurşun sülfattan mekanik olarak ayırır, böylece elektrot malzemesinin iyi gelişmiş bir özgül yüzey alanını korur.
Yüksek ısı iletkenliğine sahip fiber: Isı yönetiminde yeni bir çağın başlangıcı
Günümüzün hızlı teknolojik gelişme çağında, termal yönetim sorunları birçok alanın karşılaştığı temel zorluklardan biri haline gelmiştir. Elektronik ekipmanların ısı dağılımı ihtiyaçlarından fonksiyonel giysilerin sıcaklık düzenlemesine, havacılıkta termal korumadan yeni enerji alanında termal iletim optimizasyonuna kadar, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler benzersiz performansları ve geniş uygulama beklentileriyle giderek araştırma ve endüstrinin odak noktası haline gelmiştir.
Havacılık, elektronik çipler, yapay zeka ve diğer alanların hızla gelişmesiyle birlikte, yüksek güçlü ısı dağılımı ve ısı dağılımının uygulama ihtiyaçları, yüksek termal iletkenliğe sahip malzemeler için giderek daha yüksek gereksinimler ortaya koymuştur. Mezofaz zift bazlı karbon lifler, bor nitrür lifler, karbon nanotüp lifler, grafen lifler vb. gibi yüksek termal iletkenliğe sahip lifler, yalnızca mükemmel yüksek termal iletkenlik göstermekle kalmaz, aynı zamanda yüksek mekanik mukavemete, yönlü termal iletkenliğe ve dokunabilirliğe de sahiptir. Yüksek güçlü ısı dağılımı uygulamalarının yapısal ve işlevsel entegrasyonu için ideal malzemelerdir.
1. Mükemmel termal iletkenlik: Yüksek termal iletkenliğe sahip liflerin en dikkat çekici özelliği mükemmel termal iletkenliğidir. Geleneksel liflerle karşılaştırıldığında, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler ısıyı daha hızlı aktarabilir, yerel sıcaklığı etkili bir şekilde azaltabilir ve ısı iletim verimliliğini artırabilir. Bu özellik, yüksek termal iletkenliğe sahip liflere ısı dağılımı ve ısı iletimi konusunda benzersiz avantajlar sağlar.
2. İyi mekanik özellikler: Termal iletkenliğe ek olarak, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler genellikle yüksek mukavemet, yüksek tokluk ve aşınma direnci gibi iyi mekanik özelliklere sahiptir.
3. Hafif ve esnek: Yüksek termal iletkenliğe sahip lifler genellikle daha hafif bir ağırlığa ve iyi esnekliğe sahiptir ve çeşitli şekil ve yapılarda malzemeler yapmak için farklı ihtiyaçlara göre dokunabilir, örülebilir veya kompozit hale getirilebilir.
4. Kimyasal kararlılık: Yüksek termal iletkenliğe sahip lifler genellikle iyi kimyasal kararlılığa sahiptir ve farklı kimyasal ortamlarda kararlı performanslarını koruyabilir. Bu, yüksek ısı iletkenliğine sahip liflerin yüksek sıcaklık, yüksek basınç, aşındırıcı ortam vb. gibi çeşitli zorlu çalışma koşullarında kullanılmasına olanak tanır.
Yüksek ısı iletkenliğine sahip liflerin uygulama alanları
1. Elektronik ekipmanların ısı dağılımı: Elektronik ekipmanların performansı iyileşmeye devam ettikçe, ısı dağılımı sorunu giderek daha belirgin hale gelmiştir. Yüksek ısı iletkenliğine sahip lifler, ısı dağılımı malzemeleri olarak kullanılabilir ve radyatörlere, ısı emicilere ve elektronik ekipmanların diğer bileşenlerine uygulanarak elektronik ekipmanların ısı dağılımı verimliliğini etkili bir şekilde iyileştirebilir, çalışma sıcaklıklarını düşürebilir ve ekipmanın hizmet ömrünü uzatabilir.
2. Fonksiyonel giyim: Yüksek ısı iletkenliğine sahip lifler, insan vücut sıcaklığının düzenlenmesini sağlamak için spor giyim, dış giyim vb. gibi fonksiyonel giysilerde kullanılabilir. Soğuk bir ortamda, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler insan vücudu tarafından üretilen ısıyı hızla aktarabilir, giysinin içindeki sıcaklığı nispeten sabit bir durumda tutabilir, giysinin içindeki ısı birikimini azaltabilir, böylece aşırı ısınmadan kaynaklanan terlemeyi önleyebilir ve ardından terin düşük sıcaklıklı bir ortamda insan vücudunu soğuk hissetmesini önleyebilir; sıcak bir ortamda, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler dış ısıyı insan vücudunun yüzeyine hızla aktarabilir, ter buharlaşması yoluyla ısıyı dağıtabilir ve vücudu serin tutabilir.
3. Havacılık: Havacılık alanında, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler uçağın dış kabuğunda, motorunda ve diğer parçalarında termal koruma malzemesi olarak kullanılabilir, yüksek hızlı uçuş sırasında uçağın ürettiği ısıyı etkili bir şekilde azaltabilir ve uçağın emniyetini ve güvenilirliğini artırabilir. Ayrıca, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler elektronik ekipman ısı dağılımında, uydu termal kontrolünde ve havacılık alanındaki diğer yönlerde de kullanılabilir.
4. Yeni enerji alanı: Yeni enerji alanında, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler, pillerin şarj ve deşarj verimliliğini ve güvenliğini artırmak için pil ayırıcıları, elektrot malzemeleri vb. olarak kullanılabilir. Ayrıca, yüksek termal iletkenliğe sahip lifler, ekipmanın performansını ve kararlılığını artırmak için güneş hücreleri ve yakıt hücreleri gibi yeni enerji ekipmanlarının termal yönetiminde de kullanılabilir.
İletken karbon siyahının uygulama alanları
İletken karbon siyahı, genellikle 10-1~10-2S/cm aralığında bir iletkenliğe sahip tipik bir özel karbon siyahıdır. İletken karbon siyahı, yüksek elektriksel iletkenlik ve termal iletkenlik, düşük üretim maliyeti, oksidasyon kararlılığı ve düşük yoğunluk avantajlarına sahiptir ve metal tozu veya fiber dolgulara göre belirgin avantajlara sahiptir.
Pil alanı
Lityum iyon pil:
LiFePO4, LiNiO2, LiCoO2 ve diğer pozitif elektrot aktif malzemeleri, yalnızca 10-9~10-3S/cm iletkenliğe sahip yarı iletkenler veya yalıtkanlardır. İletkenliklerini artırmak için iletken katkı maddelerinin eklenmesi gerekir.
Şarj ve deşarj işlemi sırasında, negatif elektrot malzemesi Li+ ekleme/çıkarma nedeniyle tekrar tekrar genişleyecek ve büzülecektir, bu da Li+ ekleme kanalını tahrip edecek ve deşarj kapasitesini azaltacaktır.
Diğer piller:
Nikel-hidrojen pil: Negatif elektroda, elektron taşıyıcı ve iletken katkı maddesi olarak uygulandığında, negatif elektrot malzemesinin elektrokimyasal reaksiyonları daha iyi gerçekleştirmesine, elektrot polarizasyonunu azaltmasına, pilin şarj ve deşarj performansını ve çevrim ömrünü iyileştirmesine ve gaz üretimi gibi yan reaksiyonları azaltmasına yardımcı olur.
Nikel-kadmiyum pil: Negatif elektrot malzemesinin iletkenliğini iyileştirmek, pilin iç direncini azaltmak, büyük akım deşarj kapasitesini ve şarj ve deşarj verimliliğini iyileştirmek ve enerji kaybını ve ısı üretimini azaltmak için negatif elektrot üzerinde etki eder.
Kauçuk ve plastik ürünler alanı
Antistatik ürünler:
Antistatik kauçuk levhalar, antistatik konveyör bantları, kauçuk tabanlar, tıbbi kauçuk ürünler vb. gibi antistatik kauçuk ürünleri üretmek, statik elektriğin oluşumunu ve birikimini etkili bir şekilde önleyebilir ve statik elektriğin ekipmana ve personele zarar vermesini önleyebilir.
İletken filmler, iletken lifler, iletken deri ürünleri vb. gibi iletken plastik ürünlerin üretimi, elektronik paketleme, elektromanyetik koruma ve diğer alanlarda önemli uygulamalara sahiptir.
Sıradan kauçuk ve plastik ürünler: Kauçuk ve plastiğin iletkenliğini iyileştirebilir, bunlara belirli antistatik özellikler kazandırabilir, statik elektriğin ürünler üzerindeki etkisini azaltabilir ve malzemelerin mekanik özelliklerini ve işleme özelliklerini iyileştirebilir.
Kablo malzemesi alanı
Güç kablosu ekranlama malzemesi
Elektromanyetik girişim önleyici: Güç kablolarında, iletken karbon siyahı, harici elektromanyetik girişimi etkili bir şekilde korumak ve kablo tarafından iletilen güç sinyalinin kararlı ve doğru olmasını sağlamak için kablonun ekranlama katmanına eklenebilir.
Homojenize elektrik alanı dağılımı: Kablonun çalışması sırasında, iç elektrik alanının eşit olmayan dağılımı, kısmi deşarj gibi sorunlara neden olabilir ve kablonun hizmet ömrünü ve güvenliğini etkileyebilir.
Yarı iletken kablo malzemeleri
Yarı iletken ekranlama katmanı: Orta ve düşük voltajlı kablolar için kullanılan yarı iletken ekranlama katmanı. İletken karbon siyahı, yarı iletken bir kompozit malzeme oluşturmak için kauçuk veya plastik gibi temel malzemelerle karıştırılabilir.
İşleme performansının iyileştirilmesi: İletken karbon siyahının eklenmesi, kablo malzemelerinin işleme performansını iyileştirebilir, bunların ekstrüde edilmesini ve şekillendirilmesini kolaylaştırabilir ve üretim verimliliğini ve ürün kalitesini iyileştirebilir.
Elektronik baskı ve kaplama endüstrisi
İletken mürekkep ve iletken kaplama:
İletken karbon siyahının eklenmesi, mürekkepleri ve kaplamaları iletken hale getirebilir ve bunlar baskılı devre kartlarında (PCB'ler), elektronik ekranlarda, elektromanyetik koruma kaplamalarında ve diğer alanlarda kullanılır.
Elektronik baskı:
İletken karbon siyahı, antistatik giysiler, akıllı tekstiller vb. yapmak için kullanılabilir. Antistatik gerektiren bazı çalışma ortamlarında, antistatik giysiler giymek, elektronik ekipmanlarda statik elektrik hasarını ve insan vücuduna zararı önleyebilir.
Diğer alanlar
Yakıt hücreleri: Polimer elektrolit yakıt hücrelerinde, iletken karbon siyahı, yakıt (hidrojen gibi) ve oksidan (oksijen gibi) arasındaki elektrokimyasal reaksiyonu desteklemek ve yakıt hücrelerinin güç üretim verimliliğini ve performansını iyileştirmek için bir elektron taşıyıcısı ve katalizör taşıyıcısı olarak yakıt elektrodunda ve hava elektrodunda kullanılabilir.
Süperkapasitörler: İletken karbon siyahı, süperkapasitör elektrotlarının iletkenliğini ve kapasitansını iyileştirerek, daha yüksek enerji yoğunluğu ve güç yoğunluğuyla yükleri hızlı bir şekilde depolamalarını ve serbest bırakmalarını sağlar.
Havacılık ve askeri alanlar: Ekipman üzerindeki statik elektriğin etkisini azaltmak ve ekipmanın gizlilik performansını iyileştirmek için uçak gövde kaplamaları, füze gövde malzemeleri vb. gibi antistatik ve elektromanyetik koruma malzemeleri üretmek için kullanılır.
Kalsiyum karbonatın 6 kristal formu
Kalsiyum karbonat, kristal formuna göre kübik, iğ, zincir, küresel, pul, iğne vb. olarak ayrılabilir. Kalsiyum karbonatın farklı formlarının farklı uygulama alanları ve işlevleri vardır.
Bu nedenle, çeşitli endüstrilerin farklı kristal kalsiyum karbonat ürünlerine olan ihtiyaçlarını karşılamak için, kalsiyum karbonatın kristalleşme sürecini kontrol etmek ve farklı kristal formlarına sahip ürünler üretmek için kristal form kontrol yöntemlerinin kullanılması gerekir.
1. Kübik kalsiyum karbonat
Kübik olarak adlandırılan, kristalleri transmisyon elektron mikroskobu altında küpler halinde gösterilen kalsiyum karbonatı ifade eder.
Endüstriyel üretim, düşük sıcaklık teknolojisi kullanılarak sodyum kalsiyum karbonat üretme sürecinde, herhangi bir kristal form kontrol maddesi eklenmeden, karbonizasyon sıcaklığının kontrol edilmesiyle kübik kalsiyum karbonat ürünü elde edilebileceğini göstermektedir. Çökeltilmiş kalsiyum karbonatın kristal yapısı büyük ölçüde oluştuğu sıcaklığa bağlıdır. Kristal çekirdeğinin oluştuğu sıcaklık 30°C'den düşük olduğu sürece kübik kalsiyum karbonata karbonize edilebilir.
2. Gül şeklinde ve iğ şeklinde kalsiyum karbonat
Gül şeklinde ve iğ şeklinde kalsiyum karbonat genellikle kağıt yapımında, kauçukta, plastikte, kaplamada ve diğer endüstrilerde, özellikle sigara kağıdının yanma performansını ve hava geçirgenliğini artırabilen yüksek kaliteli sigara kağıdında kullanılır.
Ülkemde iğ şeklinde kalsiyum karbonat üretmenin ana yöntemi şudur: oda sıcaklığında, kireç sütü konsantrasyonu yaklaşık %35'te (ağırlık oranı) kontrol edilir ve karbonizasyon için reaktöre %30-40 (hacim oranı) CO2 karışım gazı verilir. Karbonizasyon işlemi oda sıcaklığında gerçekleştirilir. Ekzotermik reaksiyon nedeniyle reaktörün sıcaklığı oda sıcaklığından yaklaşık 75°C'ye yükselir. Ürünün morfolojisi esas olarak iğ şeklindedir ve parçacık boyutu genellikle birkaç mikrondur.
3. Zincir kalsiyum karbonat
Zincir şeklinde ultra ince kalsiyum karbonat, birbirine bağlı birkaç ila düzinelerce ince kalsiyum karbonat taneciğinden oluşur ve bir zincir yapısına sahiptir. Farklı sentez koşullarıyla farklı parçacık boyutları ve en boy oranları olacaktır.
Zincir şeklindeki ultra ince kalsiyum karbonat, doğal kauçuk ve sentetik kauçuk üzerinde mükemmel bir takviye etkisine sahiptir. Takviye dolgu maddesi olarak, karbon siyahı veya beyaz karbon siyahının yerini kısmen alabilir ve üretim maliyetlerini büyük ölçüde azaltabilir. Ek olarak, zincir benzeri ultra ince kalsiyum karbonat, kaplama, kağıt yapımı ve plastik endüstrilerinde katkı maddesi olarak kullanılır, mükemmel performans gösterir ve geniş uygulama beklentilerine sahiptir.
Zincir benzeri kalsiyum karbonatın sentezi hakkında birçok rapor vardır, ancak genel yöntem, Ca (OH) 2 süspansiyonu karbonizasyon işleminin yarısında viskoz bir kolloidal emülsiyon haline geldiğinde kristal çekirdeğinin büyümesini kontrol etmek için bir kristal şekil kontrolörü eklemektir. Ana kristal şekil kontrolörleri magnezyum tuzları, potasyum tuzları, sodyum polifosfatlar, suda çözünür metal tuzları ve şelatlama ajanlarıdır.
4. Küresel kalsiyum karbonat
İyi pürüzsüzlüğü, akışkanlığı, dağılabilirliği ve aşınma direnci nedeniyle küresel nano kalsiyum karbonat kauçuk, kaplama boyası, mürekkep, ilaç, diş macunu ve kozmetiklerde yaygın olarak kullanılır.
Küresel kalsiyum karbonat genellikle kalsiyum tuzu ve karbonatın konsantre alkali bir çözeltide düşük sıcaklıkta reaksiyonuyla hazırlanır. Ana kristal şekil kontrolörleri magnezyum tuzları, potasyum tuzları ve sodyum polifosfattır.
5. Pul kalsiyum karbonat
Pul kalsiyum karbonat kağıt yapım endüstrisi için uygundur ve mükemmel mürekkep emilimi, beyazlık, baskı yapılabilirlik ve pürüzsüzlüğe sahip kağıt üretebilir. Dolgu maddesi ve takviye maddesi olarak pul kalsiyum karbonat, alışılmadık düzenlemesi nedeniyle karışımda yüksek pürüzsüzlük, parlaklık, özdirenç ve elastiklik katsayısına sahiptir.
Pul nano kalsiyum karbonat kaplamalı kağıt pigmenti için kullanıldığında iyi akışkanlık ve dağılabilirlik gösterir ve sıradan iğ PCC hafif kalsiyum karbonattan daha iyi parlaklık ve pürüzsüzlüğe sahiptir.
6. İğne kalsiyum karbonat
İğne kalsiyum karbonat büyük bir en boy oranına sahiptir. Plastikler için dolgu maddesi olarak kullanıldığında plastiklerin darbe direncini ve eğilme mukavemetini büyük ölçüde iyileştirebilir; kauçukta kullanıldığında takviye etkisi daha belirgindir.
Farklı kristal alüminaların uygulaması ve faz geçişi
Madencilik, seramik ve malzeme bilimi alanlarında, boksit olarak da bilinen alüminyum oksit (kimyasal formülü Al2O3), güçlü kimyasal bağlara sahip iyonik bir bileşiktir. Yüksek sertlik, yüksek mekanik mukavemet, kimyasal korozyon direnci, iyi aşınma direnci ve iyi ısı iletkenliği gibi mükemmel özelliklere sahiptir. Endüstride önemli bir kimyasal hammaddedir.
Alüminyum oksidin kristal yapısını düzenlemenin iki ana yolu vardır: birincisi oksijen atomlarının altıgen istiflemede düzenlenmesi, diğeri ise oksijen atomlarının kübik istiflemede düzenlenmesidir.
(1) α-Al2O3'ün özellikleri ve uygulamaları
α-Al2O3 yaygın olarak korindon olarak bilinir. α-Al2O3 beyaz bir kristaldir ve en yaygın ve kararlı alümina kristali türüdür. Trigonal sıkı paketlenmiş yapıya aittir. α-Al2O3 kristal yapısında, oksijen iyonları altıgen sıkı paketlenmiş bir desende düzenlenir ve birkaç oktahedral şekil oluşturmak için iki ABABAB katmanında tekrarlanırken, alüminyum iyonları her oktahedron arasındaki boşlukları doldurur.
Günümüzde α-Al2O3 aşındırıcı malzemelerde, refrakter malzemelerde, entegre devre alt tabakalarında ve yapısal fonksiyonel seramiklerde yaygın olarak kullanılmaktadır.
(2) β-Al2O3'ün özellikleri ve uygulamaları
β-Al2O3 aslında metal oksitler ve alüminyum oksitten oluşan bir kompozit bileşik olan bir alüminattır. Na+ gibi metal iyonları bu düz katmanda hızla yayılabilir, bu nedenle β-Al2O3 kristalleri elektriği iletebilir ve önemli bir katı elektrolit türüdür. Bu nedenle, β-Al2O3 sodyum-kükürt pillerinde katı elektrolit diyafram malzemeleri hazırlamak için kullanılabilir ve ayrıca iyon iletimi ve pilin pozitif ve negatif elektrotlarının izole edilmesinde önemli bir rol oynayabilir.
(3) γ-Al2O3'ün özellikleri ve uygulamaları
γ-Al2O3 en yaygın kullanılan geçiş hali alüminyum oksittir. Doğada bulunmaz. Yapısında, oksijen iyonları kübik ve sıkı paketlenmiş olarak tahmin edilebilirken, alüminyum iyonları spinel yapıya ait oksijen iyonlarının oluşturduğu oktahedral ve tetrahedral boşluklarda düzensiz olarak dağılmıştır. γ-Al2O3'ün hazırlanma süreci nispeten basittir ve oluşum sıcaklığı nispeten düşüktür, genellikle 500~700℃ aralığındadır. γ-Al2O3 suda çözünmez ancak genellikle asit veya alkalide çözülebilir.
Farklı kristal alüminaların faz dönüşümü
Farklı kristal formlar arasında, yalnızca α-Al2O3 kararlı bir kristal fazdır ve diğer tüm fazlar termodinamik olarak kararsız bir durumda olan geçiş fazlarıdır. Sıcaklık arttıkça, kararsız geçiş alüminası, kafes yeniden yapılandırmasının geri döndürülemez bir dönüşümü olan kararlı bir faza dönüştürülebilir.
Kararlı α-Al2O3 elde etmek için, ilk cevher elemesinden, toz sentezinden sinterlemeye kadar mükemmel bir proses kontrolü gereklidir. Yurt içinde ve yurt dışında yüksek sıcaklıklı alüminanın hazırlanması genellikle hammadde olarak endüstriyel alüminyum hidroksit veya endüstriyel alümina kullanır, dehidratasyon yoluyla bir geçiş fazı oluşturur ve daha sonra yüksek sıcaklıkta çoklu faz dönüşümlerine uğrar ve son olarak α-faz Al2O3'e dönüşür.
Gibbsit (Al(OH)3) ve böhmit (AlOOH), α-Al2O3'ün hazırlanmasında en sık kullanılan öncülerdir. İlk ısıl işlem sürecinde alüminyum hidroksit, metastabil bir yapı formunda geçiş alüminasına dönüşür ve sonunda α-Al2O3'ün termodinamik olarak stabil fazıyla sonlanır.
Endüstride, genellikle metastabil faz γ-Al2O3'ü α-stabil faza dönüştürmek için farklı kalsinasyon yöntemleri kullanılır ve farklı morfolojilere sahip α-Al2O3 hazırlanır. Farklı morfolojilere sahip α-Al2O3, farklı kalsinasyon sıcaklıklarının kontrol edilmesi, farklı tipte katkı maddelerinin eklenmesi, öğütme yöntemleri vb. ile üretilebilir. Genellikle solucan benzeri, pul benzeri, sütunlu, küresel, küresel ve lifli gibi çeşitli formlardaki α-Al2O3 kristalleri dahil edilir.
Seramik endüstrisi, ilaç endüstrisi, elektronik endüstrisi ve makine endüstrisinin hızla gelişmesiyle birlikte, alüminaya olan pazar talebi hala geliştirilecek çok fazla alana sahiptir, bu nedenle alümina üzerine yapılan araştırmalar derin bir öneme sahiptir. Alüminanın kristal yapısını ve özelliklerini anlamak ve bunlara hakim olmak, alümina tozunun hazırlanması için önemli bir ön koşuldur. Alüminanın farklı kristal formlarının farklı uygulama alanları vardır. α-Al2O3, tüm alümina formlarının en kararlı olanıdır. Üretimde, farklı tipte α-Al2O3 kristalleri genellikle seramiklerin, refrakter malzemelerin ve diğer yeni fonksiyonel malzemelerin α-Al2O3'ün farklı kristal mikro yapılarına olan ihtiyaçlarını karşılamak için α-Al2O3 kristallerinin büyüme ortamının kontrol edilmesiyle hazırlanır.
Grafenin başlıca uygulama alanları
(1) Elektrokimya alanında uygulama
Grafen, katmanlı bir ızgara yapısına sahip bir karbon malzemesidir. Mükemmel elektriksel iletkenliğe, kimyasal kararlılığa ve termal kararlılığa sahiptir. Süper kapasitörlerde, lityum iyon pillerde, sodyum iyon pillerde, kurşun asit pillerde, lityum kükürt pillerde, metal hava pillerinde vb. kullanılabilir.
Gelecekte, ucuz hammaddelerin ve basit süreçlerin nasıl kullanılacağı, yüksek kaliteli ürün üretimi elde edileceği ve farklı elektrokimyasal enerji depolama cihazları için grafenin benzersiz yapısal avantajlarından tam olarak yararlanılacağı bir araştırma merkezi olacaktır.
(2) Fotokatalitik malzemeler alanında uygulama
Grafen, mükemmel elektriksel iletkenliğe, elektron taşıma özelliklerine, yüksek özgül yüzey alanına ve diğer özelliklere sahiptir.
(3) Korozyona dayanıklı kaplamalar alanında uygulama
Grafen kaplamalar yalnızca epoksi çinko açısından zengin kaplamaların katodik korumasına ve cam pul kaplamaların kalkanlama özelliklerine sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda mükemmel yapışma, su geçirmezlik ve tokluğa da sahiptir.
(4) Biyomedikal alanda uygulama
GO'nun yüzeyi çok sayıda oksijen içeren fonksiyonel grup (-OH, -COOH, vb.) içerdiğinden, iyi bir hidrofilisiteye sahip olabilir ve iki boyutlu GO iyi bir biyouyumluluğa sahiptir, bu nedenle ilaç yükleme ve gen iletimi gibi biyomedikal alanlarda potansiyel uygulama beklentileri vardır.
(5) Sensör alanında uygulama
Grafen, yüksek özgül yüzey alanı, yüksek iletkenlik ve biyouyumluluk gibi mükemmel fiziksel ve kimyasal özelliklere sahiptir ve bu da hassas moleküllerin adsorpsiyon kapasitesini iyileştirmeye ve biyokimyasal reaksiyonların hızını artırmaya elverişlidir. Bu mükemmel özellikler onu sensör hazırlamak için ideal bir aday malzeme yapar.
(6) Entegre devreler alanında uygulama
Grafen, iyi bir termal iletkenliğe ve termal kararlılığa sahiptir ve hızlı ısı dağılımını iyileştirme amacına ulaşmak için silikon bazlı devrelere dahil edilebilir.
(7) Güneş hücreleri alanında uygulama
Benzersiz iki boyutlu boşluksuz yarı iletken olan grafen, yüksek yük taşıyıcı hareketliliği ve yüksek özgül yüzey alanı gibi özelliklere sahiptir. Hazırlanan film ayrıca yüksek optik şeffaflığa, iletkenliğe ve esnekliğe sahiptir. Bu nedenle, grafen güneş hücrelerinde elektron taşıma katmanı, delik taşıma katmanı, tampon katmanı, karşı elektrot vb. alanlarda geniş bir uygulama yelpazesine sahiptir.
(8) Nanokompozitler alanında uygulama
Grafen, gevşek gözenekli yapısı, yüksek iletkenliği ve yüksek malzeme mukavemeti nedeniyle farklı özelliklere sahip diğer malzemelerle birleştirilerek kompozit malzemeler oluşturabilir. Yüksek mukavemet, yüksek elastik modül, yüksek özgül yüzey alanı ve kararlılık gibi mükemmel özelliklerle, malzemelerin mekanik özellikleri etkili bir şekilde iyileştirilebilir veya geliştirilebilir.
(9) Elektromanyetik mikrodalga absorpsiyonu alanında uygulama
Grafen yalnızca benzersiz bir fiziksel ve kimyasal yapıya ve mükemmel mekanik ve elektromanyetik özelliklere sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda iyi mikrodalga absorpsiyon özelliklerine de sahiptir. Ayrıca, yeni bir tür emici malzeme hazırlamak için manyetik nanopartiküllerle birleştirilebilir. Bu malzeme hem manyetik hem de elektriksel kayba sahiptir ve elektromanyetik koruma ve mikrodalga emilimi alanlarında potansiyel uygulama beklentilerine sahiptir.
(10) Diğer alanlarda uygulama
GO üzerindeki oksijen içeren fonksiyonel gruplar pamuklu kumaşların aktif bölgelerine adsorbe edilebilir. Pamuklu kumaşlara GO yüklemek kumaşların antibakteriyel ve UV koruma özelliklerini etkili bir şekilde iyileştirebilir.
Grafen, mükemmel performansı, geniş özgül yüzey alanı ve ultra yüksek mekanik mukavemeti nedeniyle ideal bir hidrojen depolama malzemesi olarak kabul edilir.