ينطوي تخليق الجرافين في المقام الأول على طريقتين: طريقة "من أعلى إلى أسفل" وطريقة "من أسفل إلى أعلى".
تتضمن الطريقة "من أعلى إلى أسفل" التقشير الميكانيكي للجرافيت.
ويركز النهج "من أسفل إلى أعلى" على ترسيب البخار الكيميائي (CVD).
وتتميز طريقة الترسيب الكيميائي بالترسيب بالبخار الكيميائي (CVD) بقدرتها على إنتاج أغشية جرافين عالية الجودة وذات مساحة كبيرة مناسبة للتطبيقات الصناعية.
ما هي الطرق الاصطناعية للجرافين؟ شرح 5 طرق رئيسية
1. النهج من أعلى إلى أسفل: التقشير الميكانيكي
تتضمن طريقة التقشير الميكانيكي من أعلى إلى أسفل، والتي تتمثل في التقشير الميكانيكي، فصل طبقات الجرافين عن الجرافيت السائب.
وقد تم عرض هذه التقنية لأول مرة من قبل غايم ونوفوسيلوف في عام 2004.
على الرغم من أن هذه الطريقة مفيدة للأبحاث الأساسية نظرًا للجودة العالية للجرافين الناتج، إلا أنها غير قابلة للتطوير للإنتاج على نطاق واسع نظرًا لطبيعتها كثيفة العمالة وصغر حجم رقائق الجرافين المنتجة.
2. النهج التصاعدي - ترسيب البخار الكيميائي (CVD)
تعد تقنية الترسيب الكيميائي القابل للذوبان (CVD) حاليًا أكثر التقنيات الواعدة لتخليق الجرافين عالي الجودة على نطاق واسع.
وتتضمن هذه العملية عادةً تحلل غاز هيدروكربوني (مثل الميثان) على سطح محفز معدني، مثل النحاس أو النيكل، عند درجات حرارة عالية.
ثم تنتشر ذرات الكربون من الغاز المتحلل في المعدن وتترسب على شكل جرافين على السطح أثناء عملية التبريد.
2.1 ركيزة النيكل
في حالة النيكل، تسمح درجة الحرارة المرتفعة لذرات الكربون بالانتشار في النيكل.
وعند التبريد، تنتقل ذرات الكربون هذه إلى السطح وتشكّل الجرافين.
هذه الطريقة فعالة ولكن يمكن أن تؤدي إلى تكوين جرافين متعدد الطبقات وتتطلب تحكمًا دقيقًا في معدل التبريد لتحسين جودة وسماكة طبقة الجرافين.
2.2 الركيزة النحاسية
يُستخدَم النحاس بشكل أكثر شيوعًا لأنه يفضّل تكوين طبقة واحدة من الجرافين.
وتتضمن عملية CVD باستخدام ركائز النحاس تحلل الميثان على سطح النحاس، حيث تذوب ذرات الكربون في النحاس ثم تنفصل لتكوين الجرافين عند التبريد.
وقد تم تصنيع هذه الطريقة، التي ابتكرها Li وآخرون في عام 2009، لإنتاج أفلام الجرافين على نطاق واسع.
3. المساحة الكبيرة والإنتاج الضخم
تم تحسين طريقة التفريغ القابل للذوبان بالقنوات القلبية الوسيطة (CVD) لإنتاج مساحات كبيرة وإنتاج كميات كبيرة من خلال تقنيات مثل عمليات من دفعة إلى دفعة (B2B) ومن لفة إلى لفة (R2R).
تتضمن عملية B2B تكديس أو دحرجة رقائق النحاس لزيادة إنتاجية الإنتاج.
وتعزز عملية R2R الأتمتة وقابلية التوسع، مما يسمح بإنتاج رقائق الجرافين بأطوال غير محدودة تقريبًا.
4. التطبيقات والسوق
في حين تنتج الطريقة من أعلى إلى أسفل مساحيق الجرافين والجسيمات النانوية المستخدمة في مختلف التطبيقات غير الإلكترونية، فإن الجرافين المزروع بواسطة CVD يتماشى أكثر مع التطبيقات الإلكترونية نظرًا لجودته الفائقة وحجمه الأكبر.
ومن المتوقع أن ينمو سوق الجرافين، لا سيما في شكل مساحيق وجسيمات نانوية، بشكل كبير، مع عائدات محتملة تتجاوز 600 مليون دولار على مدى العقد المقبل.
5. الأهمية الصناعية للتقنية CVD
باختصار، ينطوي تركيب الجرافين على طريقتين من أعلى إلى أسفل ومن أسفل إلى أعلى، مع كون تقنية CVD هي الأكثر أهمية من الناحية الصناعية نظرًا لقابليتها للتطوير والجودة العالية للجرافين المنتج.
وتعد هذه الطريقة ضرورية لتلبية الطلب المتزايد على الجرافين في مختلف التطبيقات عالية التقنية.
مواصلة الاستكشاف، استشر خبرائنا
اكتشفوا أحدث ما توصل إليه تخليق الجرافين مع KINTEK SOLUTION، مورد المختبر الأول.
استفد من قوة تقنية CVD المتقدمة لدينا لإطلاق إمكانات أفلام الجرافين ذات المساحة الكبيرة، المثالية للتطبيقات الصناعية.
ثق بنا في توفير الركائز عالية الجودة والمعدات المتطورة التي تحتاجها للإنتاج على نطاق واسع التي تحتاجها للإنتاج على نطاق واسع.
ارتقِ بأبحاثك وابتكاراتك مع KINTEK SOLUTION - حيث تلتقي الدقة مع الأداء.
اتصل بنا اليوم وادخل إلى عالم من حلول الجرافين التي لا مثيل لها!
