مروری بر خواص گرافن و آستانه فراگیری الکتریکی پوشش‌های حاوی گرافن

Abstract

گرافن ماده‌ای تک‌لایه و دوبعدی متشکل از کربن است که در آن اتم‌های کربن با آرایشی شش گوشه به یکدیگر متصل می‌شوند. این ماده به علت خواص منحصربه‌فرد الکتریکی، حرارتی، نوری و مکانیکی خود مورد توجه بسیاری صنایع قرار گرفته ‌است، تمامی این خواص از ویژگی‌های ساختار الکترونی گرافن ناشی می‌شود. مطابق نتایج حاصل از بررسی ترازهای انرژی گرافن، این ماده نیمه رسانا و فاقد شکاف انرژی است. رسانش در گرافن از طریق الکترون یا حفره با غلظتی به اندازه cm-2 1013 صورت می‌گیرد، سرعت حرکت الکترون‌ها در حضور میدان الکتریکی تقریباً برابر با cm2 V-1 s-1 500000 است و حرکت آن‌ها در سراسر شبکه لانه زنبوری گرافن بسیار راحت و روان انجام می‌شود. افزودن این نانوذرات به محمل پلیمری خواص آن را به‌طور چشمگیری تغییر می‌دهد، به‌نحوی که امروزه مطالعات بسیاری به بررسی انواع روش‌های ساخت پوشش‌های حاوی گرافن و ایجاد خواص بهینه در آن‌ها اختصاص یافته‌است. در این مقاله ابتدا به معرفی ساختار، خواص و روش‌های متنوع تهیه‌ گرافن به‌طور اجمالی پرداخته ‌شده است و در ادامه انواع روش‌های ساخت پوشش‌های حاوی گرافن مورد بررسی قرار می‌گیرد. بخش اصلی مقاله نیز بر رسانایی الکتریکی پوشش‌هایی با بسترهای متنوع همچون اپوکسی، پلی‌یورتان، پلی‌پروپیلن، پلی‌استایرن، پلی‌استر و غیره متمرکز شده که در آنها دستیابی به پایین‌ترین آستانه‌ فراگیری الکتریکی (حداقل گرافن لازم جهت گذر از حالت عایق به حالت رسانا)، یافتن و کنترل عوامل اثرگذار بر این متغیر مورد بحث واقع شده است.

Keywords

• گرافن
• پوشش
• رسانایی الکتریکی
• آستانه فراگیری الکتریکی