그래핀에 대해 자세히 알아보기 그래핀이란

그래핀은 여러 산업을 변화시키는 혁신적인 소재입니다. 오늘은 그래핀에 대하여 알아보는 시간을 가져보겠습니다.

그래핀은 육각형 격자 패턴으로 배열된 탄소 원자로 구성된 2차원 물질입니다. 그것의 독특한 구조는 놀라운 강도, 높은 전기 전도성 및 인상적인 열 전도성을 포함하여 탁월한 특성을 제공합니다. 결과적으로 그래핀은 전자 제품에서 의료, 에너지 저장에 이르기까지 여러 산업을 혁신할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다.  

목차

소개 

그래핀의 특성 

전자제품의 응용 

에너지 저장 및 변환의 응용 

의료 분야의 응용 

정수 및 담수화 응용 분야 

생산 및 제조 문제 

그래핀의 미래 

그래핀 소개

탄소 동소체 중 하나인 그래핀(graphene)에 있어서 탄소 원자들은 육각형의 꼭짓점에 존재하며(sp2 결합) 넓게 퍼진 육각형 벌집 모양의 2차원 평면 결정 구조를 이룬다. 그래핀은 원자 한 개 두께로 이루어진 막으로 안정적인 구조로 존재한다. 그래핀의 두께는 0.2nm 정도이지만 물리적 화학적 안정성이 높다.

그래핀은 얇고 가벼우면서 내구성이 좋고, 독특한 물리적 화학적 성질 때문에 활용 범위가 넓다. 그래핀은 매우 높은 전성, 전자 이동도 높은 열 전도도, 큰 영계수(Young coefficient)를 가지고 있으며 이론적 비 표면적도 크다. 또한 한 층이기 때문에 가시광선에 대한 흡수량이 적어 550nm에서 투과율이 97.7%이다.

그래핀을 다른 물질과 비교해보면, 구리보다 100배 이상 전기가 잘 통하고, 반도체인 단결정 규소보다 100배 이상 전자를 빠르게 이동시킬 수 있다. 강도는 강철보다 200배 이상 강하고, 다이아몬드보다 2배 이상 열 전도성이 높으며, 탄성도 뛰어나 늘리거나 구부려도 전기적 성질을 잃지 않는다.

[네이버 지식백과] 그래핀 [graphene] (화학백과)

그래핀은 전자 제품에서 의료, 에너지 저장에 이르기까지 여러 산업을 변화시킬 수 있는 뛰어난 특성을 가진 놀라운 소재입니다. 널리 사용되는 것은 아직 초기 단계이지만, 연구자들은 그래핀을 산업계에 보다 쉽게 ​​접근할 수 있도록 확장 가능한 제조 공정을 개발하는 데 진전을 보이고 있습니다.

2차원 탄소 소재인 그래핀(Graphene)은 독특한 물리적 소포를 가진 혁신적인 소재로 빠르게 주목받고 있습니다.

특히 높은 강도와 우수한 전기 및 열 전도성으로 인해 다채로운 부지런히 광범위한 작업에 이상적인 소재입니다. 그래핀의 가장 유망한 작업 중 하나는 전자 분야입니다. 그래핀의 높은 전기 전도성과 유연성은 트랜지스터 및 검출기와 유사한 전자 바이어스에 사용하기에 이상적인 소재입니다. 그래핀의 소포는 또한 웨어러블 기술 분야를 수정할 수 있는 유연하고 투명한 전자 바이어스의 개발을 가능하게 합니다.
그래핀 기반 트랜지스터는 높은 전자 이동도 및 높은 온/오프 비율과 유사한 우수한 성능 때문에 차세대 전자 바이어스에 대한 유망한 운동가입니다.
그래핀의 또 다른 작업은 에너지 저장 및 변환입니다. 그래핀의 높은 표면적과 전도성은 배터리, 2차 전지 및 에너지 전지에 사용하기에 이상적인 소재입니다.
몇몇 회사는 이러한 에너지 저장고 및 변환 시스템의 효율성과 성능을 개선하기 위해 그래핀 기반 장비의 사용을 모색하고 있습니다. 예를 들어, 리튬 이온 배터리의 그래핀 접지 양극은 에너지 점도와 사이클 수명을 증가시키는 것으로 나타났습니다. 그래핀의 생체 적합성과 세포막에 접근할 수 있는 능력은 의료 분야에서 약물 전달을 위한 이상적인 탐색자입니다.

특히, 그래핀은 높은 전기 전도도와 빛에 대한 지각력으로 인해 의료 영상에 사용하기에 유망한 소재입니다.  그래핀의 높은 표면적과 광범위하게 확장할 수 있는 능력은 물에서 오염 물질을 제거하는 유망한 소재입니다. 실험자들은 물 정화와 담수화를 그래핀과 탐색 중독자들의 사용에 의존하고 있습니다. 그래핀 기반 기판은 중질 물질 및 흡착제와 마찬가지로 물에서 다채로운 오염 물질을 제거하기 위한 적합성을 향상시킵니다. 만일의 사태에도 불구하고 그래핀의 광범위한 사용은 아직 미성숙 합니다. 많은 기업들이 제품을 최적화하고 확장 가능한 제조를 개발하여 보다 쉽게 접근할 수 있도록 노력하고 있습니다. 그래핀의 주요 과제 중 하나는 높은 제품 생산 비용입니다. 여전히 실험자들은 그래핀을 생산하기 위해 비용 효율적이고 확장 가능한 스타일을 개발하기 위해 노력하고 있는 단계입니다.

 그래핀의 특성:

그래핀을 독특하게 만드는 것은 높은 표면적과 엄청난난 강도를 자랑하는 2차원 구조입니다. 전기 전도도가 높아 전자 제품에 사용되는 3차원 소재로 표면적이 넓고 무한정 확장하는 능력은 물의 정화와 담수화에 매우 높은 효율을 자랑합니다.

전자 제품의 응용: 

그래핀의 높은 전기 전도성과 유연성은 트랜지스터 및 센서와 같은 전자 장치에 사용하기에 매우 활용 가치가 높습니다. 그래핀의 고유한 특성은 또한 웨어러블 기술 분야에 혁명을 일으킬 수 있는 전자 장치의 개발을 가능하게 합니다.  

에너지 저장 및 변환 분야의 응용: 

그래핀은 높은 표면적과 전도성으로 인해 배터리, 2차 전지 및 연료 전지에 사용하기에 이상적인 소재입니다. 많은 회사들은 이러한 에너지 저장 및 변환 시스템의 효율성과 성능을 개선하기 위해 그래핀 기반 재료의 사용을 모색하고 있습니다.  

의료 분야에서의 응용: 

그래핀은 약물 전달 시스템, 의료 영상 및 조직 공학에서의 잠재적 용도에 대해 연구되고 있습니다. 생체적합성과 세포막 침투 능력은 약물 전달에 이상적인 후보이며, 높은 전기 전도도와 빛에 대한 민감도는 의료 이미징에 사용하기에 유망한 재료입니다.  
특히나 높은 열 전도율로 인해 인체의 체온이나 치료에 적용한다면 잠재적인 능력은 어마어마 하다고 할 수 있습니다.

정수 및 담수화 분야의 응용 분야: 

그래핀의 높은 표면적과 광범위한 분자를 흡착하는 능력은 물에서 오염 물질을 제거하는데 매우 효과적인 소재입니다. 연구원들은 물 정화 및 담수화를 위한 그래핀 기반의 멤브레인 및 필터의 사용을 조사하고 있습니다.  

생산 및 제조 문제: 

놀라운 잠재력에도 불구하고 그래핀의 광범위한 사용은 아직 초기 단계에 있습니다. 많은 회사들이 생산을 최적화하고 확장 가능한 제조 프로세스를 개발하여 업계에서 더 쉽게 접근할 수 있도록 노력하고 있습니다.  

그래핀의 미래: 

그래핀 기반 기술의 개발이 계속됨에 따라 이 놀라운 재료는 여러 산업에서 중요한 구성 요소가 되어 오늘날 우리가 상상할 수 있는 새롭고 혁신적인 응용 프로그램으로 이어질 것입니다.   

이처럼 그래핀은 수없이 많은 분야에 적용될 수 있는 꿈의 신소재입니다.
특히나 요즘은 복잡한 용도는 아니더라도, 가볍게 만들 수 있는 제품들에는 많이들 접목 되어 나오는걸 볼 수 있습니다. 시간이 지날 수록 더욱 많은 제품에 더욱 많은 기술이 발전되어 실생활의 많은 곳에서 볼 수 있는 놀라운 소재입니다.