گرافن یکی از موادی است که با  گسترش فناوری نانو، کاربردهای بسیاری در سراسر جهان یافته است. با این حال شاید برای عده ای سوال باشد که تفاوت “گرافن” و “گرافن اکساید” در چیست. در این مقاله قصد داریم به این پرسش پاسخ بدهیم.

برای شناخت گرافن اکساید، ابتدا لازم است با گرافن آشنا شویم. (اگر با گرافن آشنا هستید، می توانید این بخش مقاله را نخوانید و مستقیما به بخش “گرافن اکسید چیست؟” بروید.)

گرافن چیست؟

به طور کلی می توان گرافن را یک صفحه تک لایه از اتم های کربن دانست. اتم های کربن در یک ساختار 6 ضلعی که شباهت زیادی به کندوهای عسل دارد، در کنار یکدیگر قرار گرفته اند. در این ساختار هر اتم کربن با 3 اتم کربن دیگر پیوند کووالانسی برقرار کرده است.

اگر بتوانیم گرافیت را به لایه های بسیار بسیار نازک به قطر یک اتم برش دهیم، به گرافن دست خواهیم یافت.

اتم کربن در حالت عادی یک ماده چهارظرفیتی است. این به این معناست که در لایه ظرفیت آن 4 الکترون یافت می شود. از انجایی که در گرافن تنها 3 پیوند کووالانسی برقرار کرده است، یکی از این الکترون ها به صورت آزاد روی این صفخه گرافنی قرار دارد. این الکترون آزاد به گرافن خواص الکتریکی و حرارتی ویژه ای می دهد. گرافن ماده ای بسیار رساناست.

کاربردهای گرافن

این ماده بدلیل خواص الکتریکی ویژه ای که دارد، کاربردهای بسیار فراوانی دارد. در ادامه به برخی از این کاربردها اشاره خواهد شد.

• ساخت ترانزیستورها
• ساخت دیودهای نوری و نمایشگرها
• ساخت کامپوزیت های مستحکم
• حامل های دارویی
• ساخت بیوسنسورها
• فیلتراسیون
• ذخیره انرژی، ساخت باتری ها و الکترودهاگرافن اکسید چیست؟

با گرافن آشنا شدیم. حال به سراغ تفاوت آن با گرافن اکساید می رویم.

گرافن اکساید در واقع همان صفحات دو بعدی گرافنی هستند که روی صفحاتش گروه های اکسیژنی وجود دارد. این ماده بدلیل به هم ریختن ساختار اصلی گرافن و وجود این گروه ها، خواص حرارتی و الکتریکی خوبی مانند گرافن ندارد. ولی بدلیل وجود گروه های اکسیژنی، توانایی برهمکنش بهتری با مواد دارد و می تواند در کاربردهای گوناگون دیگری مورد استفاده قرار گیرد.

معمولا گروه های متصل به گرافن اکساید، گروه های هیدروکسیل و اپوکسید هستند. این گروه ها به گرافن اکسید این امکان را می دهند که با پیوندهای کووالانسی این صفحات را به بسیاری از مواد و بویزه پلیمرها متصل کند. گرافن اکسید نسبت به گرافن از زیست سازگاری بهتری برخوردار است و می تواند در کاربردهای پزشکی نیز مورد استفاده قرار بگیرد.

البته می توان گرافن اکساید را احیا کرد و تا حدی خواص آن را باز گرداند.

خواص گرافن اکسید

• عایق الکتریکی (به نسبت گرافن)
• زیست سازگار
• خواص کاتالیستی
• انعطاف پذیر فوق العاده
• استحکام مکانیکی بالا
• سطح ویژه بالا

کاربردهای گرافن اکسید

• ساخت کامپوزیت های بسیار محکم و سبک
• کامپوزیت کردن پلیمرها برای دستیابی به خواص مد نظر
• کاهش اشتعال پذیری پلیمرها
• فیلتراسیون قدرتمند
• دارورسانی (به عنوان نانوحامل های دارویی)
• استفاده در مهندسی بافت برای ساخت داربست های با سطح ویزه بالا
• ساخت بیو سنسورها
• استفاده از خواص کاتالیستی آن
• قابلیت پخش شدن بهتر در حلال ها (بدلیل وجود گروه های الکسیژنی)
• تهیه ساختارهایی شبیه به گرافن (از طریق احیا کردن گرافن اکسید)