L'esfoliazione del grafene comporta diversi metodi, ciascuno con caratteristiche e applicazioni uniche.
4 metodi chiave spiegati
1. Esfoliazione in fase liquida
L'esfoliazione in fase liquida utilizza un solvente con un'adeguata tensione superficiale per stabilizzare i fiocchi di grafene prodotti dalla grafite sfusa.
Questo processo utilizza tipicamente solventi non acquosi come il n-metil-2-pirrolidone (NMP) o soluzioni acquose con l'aggiunta di tensioattivi.
L'energia per l'esfoliazione è inizialmente fornita dalla sonicazione con corno a ultrasuoni, ma sempre più spesso vengono utilizzate forze di taglio elevate.
La resa è generalmente bassa e richiede l'uso della centrifugazione per isolare fiocchi di grafene monostrato e a pochi strati.
2. Sublimazione controllata di SiC
La sublimazione controllata del SiC è un metodo utilizzato principalmente nell'industria elettronica per produrre grafene epitassiale.
Questo processo prevede la decomposizione termica di un substrato di SiC in un vuoto spinto, utilizzando un riscaldamento a fascio elettronico o resistivo.
Dopo il desorbimento del silicio, il carbonio in eccesso sulla superficie si riorganizza per formare un reticolo esagonale.
Tuttavia, questo metodo è costoso e richiede quantità significative di silicio per la produzione su larga scala.
3. Deposizione di vapore chimico (CVD)
La deposizione chimica da vapore (CVD) è un metodo versatile che utilizza substrati di crescita e una fonte di gas idrocarburi.
Può essere ottenuta attraverso la diffusione e la segregazione del carbonio in metalli ad alta solubilità di carbonio come il nichel, o attraverso l'adsorbimento superficiale in metalli a bassa solubilità di carbonio come il rame.
La CVD è particolarmente promettente per la produzione di grandi aree di grafene monostrato di alta qualità ed è relativamente poco costosa.
4. Esfoliazione meccanica
L'esfoliazione meccanica, notoriamente dimostrata da Geim e Novoselov, consiste nel distaccare gli strati di grafene dalla grafite utilizzando un nastro adesivo.
Questo metodo è utilizzato principalmente per studi e ricerche fondamentali a causa della sua limitata scalabilità e dell'impossibilità di controllare il numero di strati esfoliati.
Ciascuno di questi metodi presenta vantaggi e svantaggi e la scelta del metodo dipende dai requisiti specifici dell'applicazione, come la necessità di ottenere grafene di alta qualità e di ampia superficie con difetti minimi.
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