Графен может быть получен из различных материалов и произведен различными методами, при этом наиболее распространенным источником углерода является газ метан. Методы производства включают в себя "нисходящие" методы, такие как механическое отшелушивание от графита, и "восходящие" методы, такие как химическое осаждение из паровой фазы (CVD). Для улучшения процесса производства также используются такие катализаторы, как наночастицы железа, никелевая пена и пары галлия.
Источник углерода:
Основным источником углерода для производства графена является газ метан. Метан предпочтительнее из-за его доступности и эффективности, с которой он может обеспечить углерод для синтеза графена. Во время процесса CVD метан используется для подачи атомов углерода, которые формируют графеновую решетку. Однако для осаждения углерода на подложку и улучшения качества графена за счет удаления аморфного углерода в процессе также необходим газообразный водород. Баланс между расходом метана и водорода имеет решающее значение, поскольку избыток водорода может ухудшить качество графена, разрушив его решетчатую структуру.Использование катализатора:
Катализаторы играют важную роль в производстве графена, особенно в процессе CVD. Такие катализаторы, как наночастицы железа, никелевая пена и пары галлия, способствуют образованию графена, содействуя разложению источников углерода и последующему осаждению углерода на подложках. Эти катализаторы могут использоваться непосредственно в процессе роста или располагаться вдали от области осаждения. Некоторые катализаторы могут потребовать дополнительных операций по удалению после образования графена, что может повлиять на общую сложность и стоимость процесса.
Методы производства:
Производство графена можно разделить на методы "сверху вниз" и "снизу вверх". Метод "сверху вниз" предполагает механическое отшелушивание графита и используется в основном для исследовательских целей из-за своей ограниченной масштабируемости. Напротив, метод "снизу вверх", в частности CVD, широко используется для крупномасштабного производства. CVD позволяет выращивать высококачественные графеновые пленки большой площади на металлических подложках, таких как медная фольга, что очень важно для коммерческих применений. Процесс CVD можно дополнительно оптимизировать, используя процессы "партия в партию" или "рулон в рулон" для повышения производительности и достижения больших размеров графеновых пленок.
Проблемы и соображения:
