Синтез графена включает в себя два метода: "сверху вниз" и "снизу вверх".
Метод "сверху вниз" предполагает механическое отшелушивание графита.
Метод "снизу вверх" основан на химическом осаждении из паровой фазы (CVD).
CVD особенно примечателен тем, что позволяет получать высококачественные графеновые пленки большой площади, пригодные для промышленного применения.
Какие существуют методы синтеза графена? Объяснение 5 основных подходов
1. Подход "сверху вниз": Механическое отшелушивание
Метод "сверху вниз", примером которого является механическое отшелушивание, предполагает отделение графеновых слоев от объемного графита.
Впервые эта техника была продемонстрирована Геймом и Новоселовым в 2004 году.
Хотя этот метод полезен для фундаментальных исследований благодаря высокому качеству получаемого графена, он не подходит для крупномасштабного производства из-за своей трудоемкости и малого размера получаемых графеновых хлопьев.
2. Подход "снизу вверх" - химическое осаждение из паровой фазы (CVD)
В настоящее время CVD является наиболее перспективной технологией для крупномасштабного синтеза высококачественного графена.
Процесс обычно включает в себя разложение углеводородного газа (например, метана) на поверхности металлического катализатора, такого как медь или никель, при высоких температурах.
Атомы углерода из разложившегося газа диффундируют в металл и при охлаждении осаждаются на поверхности в виде графена.
2.1 Никелевая подложка
В случае с никелем высокая температура позволяет атомам углерода диффундировать в никель.
При охлаждении эти атомы углерода мигрируют на поверхность и образуют графен.
Этот метод эффективен, но может привести к образованию многослойного графена и требует точного контроля скорости охлаждения для оптимизации качества и толщины графенового слоя.
2.2 Медная подложка
Медь используется чаще всего, так как она благоприятствует образованию однослойного графена.
Процесс CVD с использованием медных подложек включает в себя разложение метана на поверхности меди, где атомы углерода растворяются в меди, а затем разделяются и образуют графен при охлаждении.
Этот метод, впервые примененный Ли и др. в 2009 году, был использован в промышленных масштабах для крупномасштабного производства графеновых пленок.
3. Крупномасштабное и массовое производство
Метод CVD был дополнительно оптимизирован для крупномасштабного и массового производства с помощью таких технологий, как процессы "партия в партию" (B2B) и "рулон в рулон" (R2R).
Процесс B2B предполагает укладку или прокатку медной фольги для увеличения производительности.
Процесс R2R улучшает автоматизацию и масштабируемость, позволяя производить графеновые пленки практически неограниченной длины.
4. Применение и рынок
Если методом "сверху вниз" производятся в основном графеновые порошки и наночастицы, используемые в различных неэлектронных приложениях, то графен, выращенный методом CVD, в большей степени ориентирован на электронные приложения благодаря своему превосходному качеству и большим масштабам.
Ожидается, что рынок графена, особенно в виде порошков и наночастиц, будет значительно расти, и в ближайшее десятилетие его потенциальный доход превысит 600 миллионов долларов.
5. Промышленная актуальность CVD
В целом, синтез графена включает в себя как нисходящие, так и восходящие методы, при этом CVD является наиболее актуальным для промышленности благодаря своей масштабируемости и высокому качеству получаемого графена.
Этот метод имеет решающее значение для удовлетворения растущего спроса на графен в различных высокотехнологичных приложениях.
Продолжайте исследовать, обратитесь к нашим экспертам
Откройте для себя передовые технологии синтеза графена вместе с компанией KINTEK SOLUTION, вашим главным поставщиком лабораторного оборудования.
Воспользуйтесь мощью нашей передовой технологии CVD чтобы раскрыть потенциал графеновых пленок большой площади, идеально подходящих для промышленного применения.
Доверьтесь нам, чтобы предоставить высококачественные подложки и передовое оборудование. необходимые для крупномасштабного производства.
Повысьте уровень своих исследований и инноваций с помощью KINTEK SOLUTION - где точность сочетается с производительностью.
Свяжитесь с нами сегодня и войдите в мир непревзойденных графеновых решений!
