Le graphène est un matériau bidimensionnel.
Il est constitué d'une seule couche d'atomes de carbone disposés selon un réseau hexagonal.
Cette structure confère au graphène des propriétés uniques.
Ces propriétés comprennent une conductivité électrique et thermique élevée, la flexibilité et la transparence optique.
4 points clés sur la structure dimensionnelle du graphène
1. Structure bidimensionnelle
Le graphène est un matériau à couche atomique unique.
Son épaisseur n'est que de 0,34 nm.
Les atomes de carbone sont étroitement empilés dans un réseau en nid d'abeille.
La distance interatomique est de 1,42 Å.
Cet arrangement bidimensionnel est la raison fondamentale des propriétés exceptionnelles du graphène.
2. Des propriétés uniques
La structure bidimensionnelle du graphène lui permet d'avoir une surface spécifique théorique importante (2630 m²/g).
La mobilité des électrons est très élevée (~2 × 10⁵ cm²/Vs).
Le module d'Young est élevé, à 1 TPa.
La conductivité thermique est exceptionnelle, allant de 3500 à 5000 W/mK.
La conductivité électrique est également remarquable, avec une densité de courant critique de 10⁸ A/cm².
3. Applications
Les propriétés uniques du graphène lui permettent d'être utilisé dans diverses applications.
Celles-ci comprennent l'électronique, les composites, les membranes et les technologies d'énergie renouvelable de la prochaine génération (par exemple, les cellules solaires).
Toutefois, la production en masse de graphène de haute qualité, avec peu ou pas de contaminants ou de défauts et une grande taille de grain, à un coût raisonnablement bas, reste un défi.
4. Méthodes de production
Diverses méthodes ont été mises au point pour la production de graphène.
Elles comprennent l'exfoliation mécanique, l'exfoliation en phase liquide, la sublimation du carbure de silicium (SiC) et le dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Le graphène CVD désigne le graphène produit par la méthode CVD, ce qui le différencie des autres formes de graphène.
Le dépôt en phase vapeur est une méthode efficace pour obtenir du graphène de qualité.
Cependant, elle peut entraîner une résistance élevée des feuilles, ce qui affecte les performances des dispositifs électroniques organiques qui utilisent des électrodes transparentes à base de graphène.
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