graphitähnlichen

Graphitähnliche Strukturen bezeichnen kohlenstoffhaltige Stoffe oder Materialformen, deren Struktur und Eigenschaften dem Graphit ähneln, aber nicht als reiner Graphit klassifiziert werden. Typisch ist eine schichtartige oder lamellare Anordnung sp2-hybridisierter Kohlenstoffatome, bei der die Bindungen zwischen den Schichten relativ schwach sind. Das führt zu einer gewissen Gleitfähigkeit der Schichten und zu anisotroper Elektrizität, wobei der Grad der Ordnung stark variieren kann.

Struktur und Eigenschaften zeichnen sich durch eine meist schichtartige Anordnung aus, die entweder turbostratisch (schichten in ungeordneter Lage) oder partiell kristallin sein kann. Die Interlayer-Abstände ähneln dem Graphit, doch Defekte, Störungen oder eingeschränkte Orientierungsfreiheit mindern die elektrische Leitfähigkeit in der Richtung zwischen den Schichten. In der Raman-Spektroskopie zeigen graphitähnliche Kohlenstoffe typischerweise den G-Band um 1580 cm-1; der D-Band um 1350 cm-1 weist auf Defekte oder Störungen hin. Die mechanischen Eigenschaften sind abhängig von Ordnung und Größe der Schichten, bleiben jedoch meist geringer in der Härte als Diamant.

Vorkommen und Entstehung: Graphitähnliche Strukturen finden sich natürlich in kohlenstoffreichen Gesteinen, metamorph geprägtem Graphit sowie in Brennstoffen wie Kohle und Torf, die durch Karbonisierung oder chemische Umwandlungen graphitähnliche Phasen bilden. In der Technik entstehen sie synthetisch als amorfer oder turbostratischer Kohlenstoff, Aktivkohle, kohlenstoffbeschichtete Pulver oder als Zwischenprodukte bei der Herstellung von Graphen und grapheneartigen Materialien.

Anwendungen und Bedeutung: Aufgrund der Schichtstruktur können graphitähnliche Stoffe als Schmierstoffe, in spacer- oder leitfähigen Beschichtungen sowie als Elektrodenmaterialien dienen. Sie dienen auch als Zwischenstufen in der Entwicklung kohlenstoffbasierter Nanostrukturen.

Bestimmung und Abgrenzung: Die Identifikation erfolgt durch Röntgenbeugung (XRD) mit einer breiten 002-Reflexion statt der scharfen Graphit-Reflexe, sowie durch Raman-Spektroskopie (G- und D-Band). TEM/SEM-Analysen helfen, die Schichtstruktur und den Grad der Ordnung zu beurteilen. See-also: Graphit, Graphen, turbostratischer Kohlenstoff.