Das Wort „Graphen“ wird für eine große Bandbreite von Materialien verwendet. Manche sind tatsächlich nur wenige Atome dick. Andere ähneln eher sehr feinem Graphit. Zwei Produkte, die unter demselben Namen verkauft werden, können sich in Ihrem Prozess sehr unterschiedlich verhalten. Dieser Artikel erklärt in einfachen Worten die wichtigsten Eigenschaften, mit denen Graphenqualität beschrieben wird, wie sie gemessen werden und was man anfordern sollte. Er ergänzt unsere Liste mit 10 Fragen an einen Graphen-Lieferanten.
Warum Normen wichtig sind
Normungsgremien haben daran gearbeitet, Begriffe und Messungen für Graphen zu vereinheitlichen. ISO/TS 80004-13 definiert das Vokabular für Graphen und verwandte zweidimensionale Materialien, einschließlich Begriffen wie Few-Layer-Graphen und Graphen-Nanoplättchen. ISO/TS 21356-1 legt Methoden zur strukturellen Charakterisierung von Graphen aus Pulvern und Dispersionen fest. Wer diese Begriffe in einer Spezifikation verwendet, sorgt dafür, dass beide Seiten dasselbe meinen.
Die wichtigsten Eigenschaften
1. Anzahl der Lagen
Einlagiges Graphen ist ein Atom dick. Je mehr Lagen sich stapeln, desto mehr nähern sich die Eigenschaften allmählich denen von Graphit an. Als Few-Layer-Graphen bezeichnetes Material hat eine geringe Zahl gestapelter Lagen; dickere Stapel werden oft Graphen-Nanoplättchen genannt. Bei Additiven kommt es auf die Verteilung an: welcher Anteil des Materials im dünnen Bereich liegt.
2. Laterale Größe
Die laterale Größe gibt an, wie breit ein Plättchen ist, im Gegensatz zu seiner Dicke. Sie beeinflusst, wie sich Plättchen überlappen, wie gut sie Netzwerke für Leitfähigkeit und Barriere bilden und wie sie sich in einer Dispersion verhalten. Sehr große Plättchen lassen sich schwerer dispergiert halten; sehr kleine überbrücken womöglich nicht so gut.
3. Aspektverhältnis
Das Aspektverhältnis verbindet beides: laterale Größe geteilt durch Dicke. Ein hohes Aspektverhältnis, also breit und dünn, macht Graphen in der Regel bei moderaten Füllgraden als verstärkendes oder Barriere-Additiv wirksam.
4. Raman-Spektroskopie
Bei der Raman-Spektroskopie wird die Probe mit einem Laser beleuchtet und das gestreute Licht ausgewertet. Graphenmaterialien zeigen charakteristische Peaks, üblicherweise D-, G- und 2D-Bande genannt. Vereinfacht gesagt:
- Form und Lage der 2D-Bande geben Auskunft über Lagenzahl und Stapelung.
- Das Verhältnis von D-Bande zu G-Bande dient als Indikator für Defekte und Kanten.
Raman ist schnell und weit verbreitet, doch die Auswertung erfordert Sorgfalt, besonders bei Plättchen mit vielen Kanten. Fragen Sie, wie viele Punkte gemessen und wie die Ergebnisse gemittelt wurden.
5. Defekte und Sauerstoffgehalt
Graphenoxid und reduziertes Graphenoxid enthalten Sauerstoffgruppen und Defekte, die ihre Eigenschaften verändern. Das ist nicht immer schlecht, denn Sauerstoffgruppen können die Dispergierung in Wasser erleichtern, aber es ist etwas anderes als reines (pristines) Graphen. Elementaranalyse oder Röntgenphotoelektronenspektroskopie können das Kohlenstoff-Sauerstoff-Verhältnis angeben.
6. Reinheit und Rückstände
Herstellungsverfahren können Rückstände hinterlassen: Metalle, nicht exfolierten Graphit oder Prozesschemikalien. Fragen Sie, auf welche Verunreinigungen geprüft wird und mit welchen Grenzwerten.
Bei Dispersionen kommen diese hinzu
Wenn das Graphen als Dispersion geliefert wird, wie alle unsere Produkte, spielt auch die Flüssigkeit eine Rolle:
- Feststoffgehalt: wie viel Graphen in der Flüssigkeit enthalten ist.
- Träger: Wasser, Lösungsmittel, Harz oder Öl sowie etwaige Dispergierhilfsmittel.
- Stabilität: wie lange es dispergiert bleibt und was zu tun ist, wenn es sich absetzt. Siehe unseren Artikel zur Wahl des Trägers.
- Chargenkonstanz: wie der Lieferant prüft, dass jede Charge der vorherigen entspricht.
Aus Spezifikationen eine Einkaufsspezifikation machen
- Verwenden Sie ISO-Begriffe für den Materialtyp.
- Nennen Sie die Eigenschaften, die für Ihre Anwendung wichtig sind, nicht jede mögliche.
- Fragen Sie nach Prüfmethode und Probenvorbereitung hinter jedem Wert.
- Fordern Sie für jede Charge ein Analysenzertifikat für die Eigenschaften an, die Ihnen wichtig sind.
- Führen Sie Ihren eigenen Anwendungstest durch. Spezifikationen sagen Leistung voraus; sie beweisen sie nicht.
Unser Ansatz
Wir stellen Graphen selbst in Charlotte, NC, her und dispergieren es im eigenen Haus, sodass dasselbe Team sowohl das Material als auch die Dispersion steuert. Unsere Produkte sind zum Patent angemeldet (patent pending), in den USA hergestellt, enthalten keinen Ruß und werden nie als Pulver verkauft. Technische Datenblätter und Sicherheitsdatenblätter (SDB) erhalten Sie auf Anfrage.
Häufige Fehler beim Vergleich von Graphen
- Einen einzelnen Wert vergleichen. Eine mittlere Plättchengröße oder Lagenzahl verbirgt die Verteilung. Fragen Sie nach der Spannbreite.
- Unterschiedliche Methoden vergleichen. Laterale Größen aus Mikroskopie und aus Laserbeugung sind nicht direkt vergleichbar.
- Die Lieferform ignorieren. Eine Pulverspezifikation sagt nichts darüber, wie sich das Material dispergiert verhält, und eine Dispersionsspezifikation hängt vom Träger ab.
- Annehmen, bessere Spezifikationen bedeuteten bessere Ergebnisse. Das beste Graphen auf dem Papier ist nicht immer das beste in Ihrer Rezeptur. Anwendungstests entscheiden.
Lesen Sie über unsere Graphenproduktion, erfahren Sie, was Graphen ist, sehen Sie sich unsere Graphen-Produkte an oder fordern Sie ein technisches Datenblatt / SDB an.
Häufige Fragen
Was ist die wichtigste Graphen-Spezifikation?
Das hängt von der Anwendung ab, aber Lagenzahl und laterale Größe, die zusammen das Aspektverhältnis ergeben, sind für Additive meist am wichtigsten.
Was sagt Raman-Spektroskopie über Graphen aus?
Die 2D-Bande gibt Auskunft über Lagenzahl und Stapelung, und das D/G-Verhältnis dient als Indikator für Defekte und Kanten.
Ist Graphenoxid dasselbe wie Graphen?
Nein. Graphenoxid enthält Sauerstoffgruppen und Defekte, die seine Eigenschaften verändern.
Stellen Sie technische Datenblätter bereit?
Ja. Technische Datenblätter und Sicherheitsdatenblätter erhalten Sie auf Anfrage über unser Angebotsformular.
Welche ISO-Normen betreffen Graphen?
ISO/TS 80004-13 behandelt das Vokabular für Graphen und verwandte 2D-Materialien, ISO/TS 21356-1 die strukturelle Charakterisierung aus Pulvern und Dispersionen.
Angebot, Muster oder technisches Datenblatt anfordern
Nennen Sie uns Ihr Material, die Eigenschaft, die Sie verbessern möchten, den verwendeten Träger (Wasser, Lösungsmittel, Harz oder Öl) und Ihre Mengen. Preise und Muster erhalten Sie nur auf Anfrage. Rufen Sie an unter 704-659-3682 oder fordern Sie ein Angebot, Muster oder ein technisches Datenblatt / SDB an.
