Grafen
Otrzymywanie, charakterystyka, zastosowania
Pierwsza poświęcona grafenowi publikacja książkowa w języku polskim.
W kolejnych rozdziałach monografii przedstawiono grafen na tle współczesnych badań
nanotechnologicznych, historię jego odkrycia, metody otrzymywania (włącznie z grafenem
komercyjnym), właściwości oraz aktualne i perspektywiczne zastosowania.
Jeden z rozdziałów poświęcono coraz intensywniejszym w ostatnich latach badaniom
innych materiałów dwuwymiarowych o morfologii warstwowej. Istotnym elementem tej książki
jest przegląd aktualnie zarejestrowanych patentów, których liczba gwałtownie się
zwiększa.
Grafen to odkryta przed zaledwie dwunastoma laty nowa forma węgla, występująca w
postaci dwuwymiarowych warstw zbudowanych z atomów tego pierwiastka i odznaczająca się
niezwykłymi właściwościami fizykochemicznymi. Grafen okrzyknięto w ostatnich latach
najbardziej perspektywicznym materiałem XXI wieku ze względu na jego wyjątkowe
właściwości elektronowe, optyczne i mechaniczne, decydujące o najrozmaitszych
potencjalnych zastosowaniach. O nadziejach z nim związanych może świadczyć fakt, że
odkrywcy grafenu zostali uhonorowani w 2010 roku Nagrodą Nobla.
Napisana przystępnym językiem i bogato ilustrowana książka adresowana jest do
szerokiego kręgu odbiorców: studentów i pracowników naukowych ścisłych kierunków
uniwersyteckich i politechnicznych, pracowników naukowych instytutów naukowo-badawczych
oraz PAN, producentów w dziedzinie elektroniki, optyki, inżynierii materiałowej, chemii
i technologii chemicznej, a także osób zainteresowanych nowymi trendami w technice i inżynierii
materiałowej. Dzięki bogatej bibliografii (niemal 2000 pozycji) ułatwi również osobom
szczególnie zainteresowanym dotarcie do bardziej specjalistycznej wiedzy na temat tej
niezwykłej nanostruktury węglowej.
Słowo wstępne 11
Rozdział 1 Nanotechnologia: Dlaczego? 13
Andrzej Huczko
Wybrana literatura 38
Rozdział 2 Otrzymywanie grafenu 41
Andrzej Huczko
2.1. Historia odkrycia 42
2.2. Metody laboratoryjne 46
2.2.1. Rozwarstwianie grafitu na sucho 47
2.2.2. Rozwarstwianie w fazie ciekłej 67
2.2.3. Wzrost na węgliku krzemu 75
2.2.4. Chemiczne osadzanie z fazy gazowej 77
2.2.5. Osadzanie na metalach 94
2.2.6. Epitaksja za pomocą wiązek molekularnych 95
2.2.7. Epitaksja warstwowo-atomowa 95
2.2.8. Konwersja termiczna węgla amorficznego i innych prekursorów węglowych 95
2.2.9. Synteza chemiczna 96
2.2.10. Nanowstążki i kropki kwantowe 97
2.2.11. Inne metody 101
2.3. Metody przemysłowe/produkcja i dostępność grafenu komercyjnego 106
2.4. Przetwarzanie/przenoszenie grafenu 118
2.4.1. Membrany grafenowe 118
2.4.2. Przenoszenie warstw grafenowych 118
2.4.3. Przenoszenie grafenu z powierzchni metalu 120
2.4.4. Elektroforeza 120
2.4.5. Przenoszenie dyspersji i atramentów 121
2.4.6. Czyszczenie/usuwanie defektów 121
2.5. Inne nieorganiczne i hybrydowe struktury cienkowarstwowe 121
Wybrana literatura 122
Rozdział 3 Właściwości grafenu 135
Agnieszka Dąbrowska
3.1. Przegląd właściwości grafenu 136
3.2. Podstawowe metody fizykochemicznej analizy grafenu: wybrane wyniki i ich
interpretacja 140
3.3. Oddziaływanie grafenu ze środowiskiem: toksyczność, bioakumulacja i biodegradacja
144
3.4. Omówienie wybranych cech grafenu 144
Wybrana literatura 147
Rozdział 4 Zastosowania grafenu 150
Agnieszka Dąbrowska
4.1. Grafen poprawiający właściwości produktów: kompozyty i zaawansowane materiały
konstrukcyjne 151
4.2. Ochrona termiczna i chemiczna: cienkie warstwy o dużych możliwościach 154
4.3. Urządzenia elektroniczne nowej generacji 156
4.4. Przetwarzanie i magazynowanie energii 158
4.5. Spintronika, fotonika i optoeletronika 162
4.6. Czujniki, systemy kontroli i pomiaru 166
4.7. Nowoczesne rozwiązania: medycyna i bioinżynieria 167
4.8. Technologie przyszłości i pomysły wizjonerskie 171
Wybrana literatura 172
Rozdział 5 Patenty w dziedzinie grafenu 181
Andrzej Huczko
Wybrana literatura 193
Rozdział 6 Nie tylko grafen. 194
Magdalena Kurcz
6.1. Wprowadzenie 195
6.2. Metody otrzymywania materiałów 2D 197
6.2.1. Rozwarstwianie mikromechaniczne 197
6.2.2. Rozwarstwianie chemiczne 197
6.2.3. Osadzanie z fazy gazowej 198
6.3. Charakterystyka warstw 2D 199
6.4. Heksagonalny azotek boru (h-BN) – biały grafen 200
6.4.1. Warstwy B-C-N 202
6.5. Disiarczki molibdenu i wolframu 203
6.6. Inne dichalkogenki metali przejściowych 205
6.7. Warstwowe chalkogenki metali grup 14. i 13. 206
6.8. Tlenki i wodorotlenki warstwowe 207
6.9. Silicen i germanen 209
6.10. Warstwy binarne (związki pierwiastków grupy 14. z pierwiastkami grup 13. i 15.)
210
6.11. Hipotetyczne, płaskie analogi grafenu 212
6.11.1. Krzemografen SiC 212
6.11.2. Krzemografen SiC2 213
6.11.3. Warstwowy bor 213
6.11.4. Warstwowy B2C 214
6.12. Warstwy MAX i MXeny 214
6.13. Polimery organiczne 215
6.13.1. Polimery koordynacyjne 216
6.13.2. Polimery kowalencyjne 216
6.14. Kompozyty 217
6.15. Podsumowanie 217
Wybrana literatura 219
Rozdział 7 Zakończenie 227
Andrzej Huczko
Wybrana literatura 242
Załączniki 244
Ważniejsze skróty i akronimy 262
Skorowidz 265
272 strony, Format: 23.4x16.4, oprawa miękka
