Master's Thesis

Properties of graphenoid layers

Final Thesis 3.65 MB

Author of thesis: Ing. Radoslav Mach

Acad. year: 2017/2018

Supervisor: doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Reviewer: Ing. Ondřej Čech, Ph.D.

Abstract:

Master thesis “Properties of graphenoid layers” deals with materials of graphenoid nature such as graphene, graphene oxide and its reduced state. The paper effectively summarize basic theoretical knowledge in the first half of its range. In the second half the project deals with practical part consisted of experiments with application of graphene oxide solvents, its analysis and especially comparing properties of non-reduced graphene oxide with its chemically reduced form. Material is examined in a form of applied thin layers on different substrates.

Keywords:

Graphene, graphene oxide, SEM, elipsometry, spectrometry, spectroscopy,                         GO – graphene oxide, rGO -  reduced graphene oxide

Date of defence

05.06.2018

Result of the defence

Defended (thesis was successfully defended)

znamkaCznamka

Grading

C

Process of defence

Student seznámil státní zkušební komisi s cíli a řešením závěrečné vysokoškolské práce a zodpověděl otázky a připomínky oponenta. Doplňující otázky: 1) Proč jste necharakterizoval uvedené materiály i jinou metodou, např. XRD?

Language of thesis

Czech

Faculty

Department

Study programme

Electrical, Electronic, Communication and Control Technology (EEKR-M)

Field of study

Electrical Manufacturing and Materials Engineering (M-EVM)

Composition of Committee

prof. Ing. Karel Bartušek, DrSc. (předseda)
doc. Ing. Vít Chlebovský, Ph.D. (místopředseda)
Ing. Miroslav Zatloukal (člen)
Ing. Ladislav Chladil, Ph.D. (člen)
Ing. Jiří Libich, Ph.D. (člen)

Supervisor’s report
doc. Ing. Jiří Vaněk, Ph.D.

Student Bc. Radoslav Mach se ve své práci zabývá problematikou grafenoidových a grafenových vrstev.
V práci je zaměřuje na materiály grafenové podstaty jako je grafén, oxid grafénu a jeho redukované formy. V praktivké části se zabývá metodami nanášení grafenových vrstev pomocí grafenoxidových disperzních roztoků, analýzou vlastností a porovnáním vlastností neredukovaného oxidu grafenu s vlastnosmi forem redukovaného oxidu grafenu. 
Požadavky zadání student splnil v plném rozsahu, v práci postupoval se zájmem o zpracovávanou problematiku, k řešení problémů přistupoval zcela samostatně a s potřebnou iniciativou. Práce byla provedena přímo na pracovišti Ústavu elektrotechnologie a také na přístrojích a zařízení UK v Bratislavě. Práce je sepsána pečlivě a přehledně, její vnější úprava a grafické zpracování jsou na dobré úrovni. Odborná úroveň odpovídá znalostem získaným v daném oboru.
Předložená práce a její zpracování splňují všechny požadavky kladené na diplomovou práci. Proto doporučuji práci k obhajobě. Points proposed by supervisor: 90

Grade proposed by supervisor: A

Reviewer’s report
Ing. Ondřej Čech, Ph.D.

Pan Bc. Radoslav Mach zpracoval diplomovou práci s názvem Vlastnosti grafenoidových vrstev o délce 55 stran, kde prvních 26 stran zaujímá teoretický úvod a dalších 25 stran je praktická část. Práce je psána ve slovenském jazyce. Výčet literatury obsahuje 28 položek. Studium vlastností grafenových materiálů a tenkých vrstev z nich připravených je aktuální téma s širokým aplikačním potenciálem. Zkoumání závislosti vodivosti na faktorech, jako je osvit a teplota, je zcela zásadní.
Teoretický úvod sestává ze tří částí: přehledu uhlíkových materiálů ve formě grafenoidů a fullerenů, přehledu možností přípravy disperzí a jejich nanášení do formy tenkých vrstev a kapitoly obsahující metody elektrické a strukturní charakterizace s důrazem na optické vlastnosti. Úvod je obsáhlý hlavně z hlediska rozmanitosti použitých metod charakterizace, v každé dílčí části bych ale ocenil spíše hlubší, než širší záběr. U popisu analýz často chybí vysvětlení k čemu a proč bude metoda použita, jaké má důležité výstupy. Citovat jako zdroj informací o elipsometrii wikipedii je dle mého názoru nevhodné.
V praktické části byly připraveny vzorky vrstev grafenoidu na různých substrátech, na kterých byla měřena vodivost a optické vlastnosti. U měření vodivosti na substrátu FR4 pokládám za nedostatek, že nebyla stanovena vodivost samotného substrátu mezi proudovými kolektory.
V části Měření optických vlastností jsou použity sofistikované metody, jako například elipsometrie a infračervená spektroskopie, chybí mi zde ale diskuze výsledků a zhodnocení naměřených dat. Jako přínos nicméně vnímám obsah části Měření elektrických a fotoelektrických vlastností, kde bylo zjištěno a dále prozkoumáno, že vodivost nanesené vrstvy redukovaného grafen oxidu se sice nemění s osvitem, ale je závislá na teplotě způsobem, který odpovídá polovodičovému materiálu. Škoda jen, že nebylo využito možnosti stanovit tímto způsobem například koncentraci nosičů, aktivační teplotu apod.
Celkově v práci oceňuji zejména skutečnost, že student práci zpracovával na různých pracovištích v České a Slovenské republice, dále také to, že spolupracoval přímo s firmou, která se výrobou grafenu a grafen oxidu zabývá. V rámci této firmy také použil zařízení pro spray coating  tenké vrstvy grafenoidu z disperze a možnost redukovat grafen oxid do formy redukovaného grafen oxidu.
Jako hlavní nedostatky všeobecně vnímám zejména absenci popisu vlastností a zdroje všech použitých materiálů a v případě, že jsou připravené vzorky označené zkratkami a kódy, chybí zcela vysvětlení, čím se vzorky liší a z čeho jsou připraveny. U některých metod, jako například infračervené spektroskopie, bych ocenil podrobnější diskuzi výsledků.
I přes zmiňované nedostatky předložená práce splňuje zadání a pokyny pro vypracování diplomové práce, některé její dílčí části jsou zajímavým podnětem pro další zkoumání. Práci doporučuji k obhajobě a navrhuji hodnocení 68b D. Topics for thesis defence:
  1. V souvislosti s grafenem se často zmiňuje sp2 hybridizace, i vy tento termín máte v práci uveden. Co tento termín znamená?
  2. Co vlastně usuzujete o jednotlivých vzorcích z výsledků použitých metod pro stanovení optických vlastností (FTIR, elipsometrie, spektrofotometrie)?
  3. Jak si vysvětlujete závislost na Obrázku 38 a co všechno by z ní bylo možné stanovit?
  4. Jak si dle výsledků v tabulce 3 vysvětlujete rozdíl v měrné vodivosti u jednotlivých vzorků?
  5. Na prvkových analýzách EDS se zdaleka nevyskytuje jen uhlík, jak byste vysvětlil tato spektra a jejich vliv na vlastnosti grafen oxidu a redukovaného grafen oxidu?
Points proposed by reviewer: 68

Grade proposed by reviewer: D

Responsibility: Mgr. et Mgr. Hana Odstrčilová