يمكن تصنيع الجرافين باستخدام طرق مختلفة.
ولكل طريقة مزاياها وعيوبها.
يعتمد اختيار الطريقة غالباً على التطبيق المقصود من الجرافين.
ما هي طرق تركيب الجرافين؟ شرح 5 تقنيات رئيسية
1. ترسيب البخار الكيميائي (CVD)
الترسيب الكيميائي بالبخار الكيميائي هي طريقة مستخدمة على نطاق واسع لتخليق أغشية الجرافين المنتظمة ذات المساحة الكبيرة.
تتضمن هذه التقنية زراعة أغشية الجرافين على ركائز تستخدم معادن انتقالية مثل النيكل (Ni) أو النحاس (Cu).
وتتضمن العملية عادةً تحلل غاز يحتوي على الكربون، مثل الميثان، في درجات حرارة عالية.
ثم تنتشر ذرات الكربون في الركيزة المعدنية وتترسب على السطح على شكل جرافين أثناء عملية التبريد.
وقد حقق Li وآخرون تقدمًا كبيرًا في هذه الطريقة في عام 2009 باستخدام تقنية CVD باستخدام الميثان على رقائق النحاس، والتي تُستخدم الآن في الإنتاج الصناعي واسع النطاق لأغشية الجرافين الرقيقة.
ويمكن تحسين عملية التفريغ القابل للقطع CVD باستخدام عمليات من دفعة إلى دفعة (B2B) أو من لفة إلى لفة (R2R) لزيادة إنتاجية الإنتاج وتحقيق عرض وأطوال كبيرة لأغشية الجرافين.
2. التقشير الميكانيكي
تتضمن هذه الطريقة، التي ابتكرها جييم ونوفوسيلوف، الفصل الفيزيائي لطبقات الجرافين عن الجرافيت باستخدام شريط لاصق.
وعلى الرغم من أن هذه الطريقة يمكن أن تنتج جرافين عالي الجودة، إلا أنها غير قابلة للتطوير لإنتاج مساحات كبيرة أو إنتاج كميات كبيرة بسبب طبيعتها التي تتطلب عمالة كثيفة وصغر حجم رقائق الجرافين الناتجة.
3. تقشير المرحلة السائلة
تتضمن هذه الطريقة تشتيت الجرافيت في وسط سائل لتقشيره إلى صفائح جرافين فردية.
ويُعد اختزال أكسيد الجرافين طريقة أخرى حيث يتم اختزال أكسيد الجرافين، وهو شكل معدّل كيميائيًا من الجرافين مع مجموعات تحتوي على الأكسجين، لاستعادة خصائصه الكهربائية.
يمكن أن تنتج هذه الطرق مساحيق الجرافين والجسيمات النانوية التي تُستخدم في تطبيقات مختلفة مثل تخزين الطاقة ومركبات البوليمر والطلاءات.
4. اختزال أكسيد الجرافين (GO)
يُعدّ اختزال أكسيد الجرافين طريقة أخرى حيث يتم اختزال أكسيد الجرافين، وهو شكل معدّل كيميائياً من الجرافين مع مجموعات تحتوي على الأكسجين، لاستعادة خصائصه الكهربائية.
ويمكن أن تنتج هذه الطرق مساحيق الجرافين والجسيمات النانوية التي تُستخدم في تطبيقات مختلفة مثل تخزين الطاقة ومركبات البوليمر والطلاءات.
5. التطبيقات واتجاهات السوق
يعتمد اختيار طريقة تركيب الجرافين بشكل كبير على التطبيق المقصود.
على سبيل المثال، يُفضّل استخدام الجرافين المزروع باستخدام تقنية CVD في الإلكترونيات وأجهزة الاستشعار عالية الأداء نظرًا لجودته العالية وانخفاض عدد العيوب فيه.
في المقابل، تُعد مساحيق الجرافين والجسيمات النانوية، التي يتم إنتاجها عادةً بطرق من أعلى إلى أسفل، أكثر ملاءمة لتطبيقات مثل الأحبار الموصلة والمواد المضافة في المركبات.
من المتوقع أن ينمو سوق الجرافين بشكل كبير، مع هيمنة تطبيقات الجسيمات النانوية والمساحيق النانوية على المدى القصير إلى المتوسط.
مواصلة الاستكشاف، استشر خبرائنا
اكتشف الإمكانات الكاملة للمواد المتقدمة مع KINTEK SOLUTION.
سواء كنت تستكشف حدود أغشية الجرافين عالية الجودة أو دقة التقشير الميكانيكي، فإن معدات المختبرات المتطورة والمواد المتخصصة لدينا مصممة لتمكين أبحاثك وابتكاراتك الصناعية.
احتضن المستقبل مع KINTEK SOLUTION - حيث تلتقي كل طرق التوليف مع جودة وكفاءة لا مثيل لها.
انضم إلينا في إحداث ثورة في مجال علوم المواد واستكشف مجموعتنا الواسعة من الحلول اليوم!
