La produzione di grafene prevede diversi metodi, ciascuno con i propri vantaggi e limiti.
4 metodi principali di produzione del grafene
1. Deposizione chimica da vapore (CVD)
La deposizione chimica da vapore (CVD) è il metodo più utilizzato per produrre grafene di alta qualità su larga scala.
In questo processo, il grafene viene coltivato su un substrato, in genere un metallo come il rame o il nichel.
Un idrocarburo gassoso, solitamente metano, viene riscaldato ad alte temperature per essere scomposto in atomi di carbonio e idrogeno.
Gli atomi di carbonio si legano quindi al substrato metallico e si riorganizzano per formare uno strato di grafene quando il sistema si raffredda.
La CVD è favorita per la sua scalabilità e per l'alta qualità del grafene che produce.
Tecniche come i processi batch-to-batch (B2B) o roll-to-roll (R2R) possono migliorare ulteriormente la produttività e ottenere film di grafene di dimensioni maggiori.
2. Esfoliazione meccanica
L'esfoliazione meccanica consiste nel distaccare gli strati di grafene dalla grafite sfusa utilizzando un nastro adesivo.
Questo metodo è stato sperimentato da Geim e Novoselov.
Pur essendo in grado di produrre grafene di alta qualità, non è scalabile per la produzione industriale a causa della sua bassa resa e dell'incapacità di produrre grafene di grande superficie.
3. Esfoliazione in fase liquida
In questo metodo, la grafite sfusa viene dispersa in un solvente e sottoposta ad alta energia, come gli ultrasuoni, per separare gli strati di grafene.
Il solvente deve avere una tensione superficiale adeguata per stabilizzare i fiocchi di grafene.
Sebbene questo metodo possa essere utilizzato per la produzione di massa, la qualità del grafene prodotto è generalmente inferiore in termini di proprietà elettriche rispetto alla CVD o all'esfoliazione meccanica.
4. Sublimazione del carburo di silicio (SiC)
Questa tecnica prevede il riscaldamento del SiC ad alte temperature in un vuoto spinto, provocando la sublimazione del silicio e lasciando uno strato di grafene sulla superficie del SiC.
Sebbene questo metodo possa produrre grafene di alta qualità, è costoso e richiede quantità significative di SiC, rendendolo meno adatto alla produzione su larga scala.
Ognuno di questi metodi presenta vantaggi e limiti, con la CVD che attualmente primeggia nelle applicazioni industriali grazie al suo equilibrio tra qualità, scalabilità e convenienza.
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