إن طريقة التقشير الكيميائي لتخليق الجرافين هيالتقشير في المرحلة السائلة. تنطوي هذه الطريقة على استخدام الطاقة لتقشير الجرافيت السائب داخل مذيب له توتر سطحي مناسب لتثبيت الجرافين الناتج. وعادة ما يكون المذيب غير مائي، مثل ن-ميثيل-2-بيروليدون (N-Methyl-2-pyrrolidone)، أو يمكن أن يكون مائيًا مع إضافة مادة خافضة للتوتر السطحي. يتم توفير الطاقة اللازمة للتقشير في البداية عن طريق صوتنة القرن بالموجات فوق الصوتية، ولكن يتم استخدام قوى القص العالية بشكل متزايد. وعادةً ما يكون ناتج هذه العملية منخفضًا، حوالي بضعة في المائة، مما يستلزم استخدام الطرد المركزي للحصول على جزء كبير من رقائق الجرافين أحادية الطبقة وقليلة الطبقات في المعلق النهائي.
الشرح:
- اختيار المذيب: يعد اختيار المذيب أمراً بالغ الأهمية حيث يجب أن يكون له التوتر السطحي المناسب لتثبيت رقائق الجرافين. تُستخدم المذيبات غير المائية مثل NMP بشكل شائع، لكن المحاليل المائية يمكن أن تكون فعالة أيضاً إذا تمت إضافة مادة خافضة للتوتر السطحي لمنع التجميع.
- مدخلات الطاقة: في البداية، كانت طريقة صوتنة القرن بالموجات فوق الصوتية هي الطريقة الأساسية المستخدمة لتوفير الطاقة اللازمة للتقشير. وتتضمن هذه الطريقة تعريض خليط الجرافيت والمذيب لموجات صوتية عالية التردد، والتي تخلق فقاعات تجويف تنهار وتولد طاقة عالية موضعية، وبالتالي تقشير الجرافيت إلى جرافين. ومع ذلك، أصبحت قوى القص العالية، مثل تلك المتولدة في أجهزة الخلط عالية السرعة أو أجهزة الموائع الدقيقة، أكثر شيوعًا نظرًا لإمكانية التحكم فيها وتقشيرها بشكل أكثر كفاءة.
- تعزيز العائد: نظرًا لانخفاض إنتاجية عملية التقشير، يتم استخدام الطرد المركزي لفصل رقائق الجرافين أحادية الطبقة المرغوبة والطبقات القليلة من المادة السائبة والرقائق الكبيرة متعددة الطبقات. هذه الخطوة ضرورية للحصول على معلق بتركيز عالٍ من رقائق الجرافين المرغوبة.
التصحيح والمراجعة:
المعلومات المقدمة دقيقة وتتماشى مع العمليات النموذجية التي تنطوي عليها عملية تقشير الجرافين في المرحلة السائلة. تعتبر الطريقة الموصوفة راسخة ومفيدة بشكل خاص لإنتاج الجرافين بطريقة قابلة للتطوير، على الرغم من أن الجودة الكهربائية للجرافين المنتج قد لا تكون عالية مثل تلك التي يتم الحصول عليها من طرق أخرى مثل ترسيب البخار الكيميائي (CVD). يتوافق وصف العملية، بما في ذلك استخدام المذيبات ومدخلات الطاقة المختلفة، مع الفهم العلمي الحالي والممارسات الحالية في هذا المجال.
