تعمل تقنية المعالجة الجديدة على تقليل تكلفة الجرافين بمقدار 100 مرة

هيكل الجرافين المثالي هو خلايا سداسية بشكل حصري. خمسة وخماسي يؤدي إلى عيوب ذات طبيعة مختلفة (المصدر: festa / Shutterstock.com) أعلن

فريق من العلماء من جامعة غلاسكو عن تطوير التكنولوجيا لإنتاج صفائح كبيرة من الجرافين ، بسعر تكلفة أقل 100 مرة من عمليات التصنيع الحديثة الأخرى. تعتمد الطريقة الأكثر شيوعًا لإنتاج الجرافين على ترسيب البخار الكيميائي (CVD) ، عندما يتم ترسيب الكواشف الغازية ، والتكثيف ، على ركيزة خاصة وتشكل طبقة غرافين.

طور الباحثون عملية مماثلة تسمح لك بالحصول على صفائح من الجرافين عالي الجودة مع الحد الأدنى من العيوب على رقائق النحاس العادية. تستخدم هذه المادة على نطاق واسع وتستخدم لإنشاء كاثودات في بطاريات الليثيوم. سطح أملس للغاية من صفائح النحاس هو الركيزة المثالية تقريبا لتشكيل صفائح الجرافين.

وجد مؤلفو التكنولوجيا أن خصائص الترانزستورات ملفقة باستخدام الجرافين التي تم الحصول عليها بواسطة تقنية العملية الجديدة أفضل من خصائص العناصر المماثلة مع الجرافين ملفقة بواسطة تقنية العملية القديمة. يتعلق ، على وجه الخصوص ، بالموصلية الكهربائية والخصائص البصرية.


عملية زراعة صفائح الجرافين على أسطح مختلفة الأنواع. أ - صفائح النحاس المستخدمة في عملية التصنيع القياسية ؛ د - رقائق النحاس المستخدمة في عملية التصنيع الجديدة. ب - الصورة الإلكترونية لنوعين من رقائق النحاس التي تم الحصول عليها باستخدام المجهر الإلكتروني ؛ ج ، و - "رقائق" من الجرافين على سطحين مختلفين ، تم الحصول على الصورة باستخدام مجهر إلكتروني. تختلف كثافة وشكل "رقائق" الجرافين.

"تتكلف صفائح النحاس المتاحة التي استخدمناها في عملية التصنيع لدينا حوالي 1 دولار لكل متر مربع ، في حين أن صفائح النحاس الخاصة المستخدمة لإنتاج الجرافين باستخدام التكنولوجيا القديمة تكلف حوالي 115 دولارًا لكل متر مربع. يقول د. رافيندر داهيا ، أحد مؤلفي الفكرة: هذه مادة أكثر تكلفة بكثير ، والتي تتطلب غالبًا إعدادًا خاصًا قبل الاستخدام.


أ ، ب - الصور السطحية لرقائق النحاس فائقة النعومة المستخدمة في تكنولوجيا العملية الجديدة ، المغلفة جزئيًا بـ "رقائق" الجرافين. c هي التضاريس السطحية لطبقة الجرافين التي تم الحصول عليها على ورق نحاسي فائق النعومة. الصور الملتقطة باستخدام المجهر الإلكتروني

ويتابع العالم: "تسمح لنا تقنيتنا بالحصول على الجرافين عالي الجودة بتكلفة منخفضة ، مما يسمح لنا باتخاذ خطوة إلى الأمام من حيث إنشاء أجهزة إلكترونية جديدة يمكن تطبيقها في العديد من المجالات - من المدن الذكية إلى الرعاية الصحية المتنقلة".


a هو تمثيل تخطيطي لترانزستور الجرافين. ب ، ج - صور ترانزستورات الجرافين ، مع الجرافين الذي تم الحصول عليه بواسطة تقنية العملية الجديدة (ب) والجرافين الذي تم الحصول عليه بواسطة تقنية العملية القديمة (ج). د ، الرسوم البيانية الإلكترونية التي توضح موصلية ستة ترانزستورات مختلفة ، مع الجرافين الذي تم الحصول عليه بطرق مختلفة (د - صفائح نحاسية قياسية ، e - ناعم) ، تأثير مجال التنقل من 10 ترانزستورات مختلفة ، مع الجرافين "العادي" والجرافين تكنولوجيا عملية جديدة.

وفقًا للخبير ، يمكن أيضًا استخدام الجرافين في الأطراف الصناعية ، مما يوفر موصلية الأطراف الاصطناعية. هذا يسمح لك بإنشاء الأطراف الاصطناعية مع وظيفة اللمس ، أي أن الشخص الذي لديه مثل هذا الطرف الاصطناعي يمكن أن يشعر باللمس لأنواع مختلفة من الأسطح.


الاستجابة الكهربائية الضوئية لمكثفات الجرافين المرنة ، باستخدام الجرافين العادي والجرافين ، التي تم إنشاؤها بواسطة تقنية معالجة جديدة. تبلغ مساحة المكثف حوالي 400 سم 2.

بالطبع ، هناك طرق أخرى للحصول على الجرافين ، بعضها غير معتاد تمامًا. على سبيل المثال ، إحدى هذه الطرق هي استخدام خلاط عالي السرعة وسائل غسيل الأطباق Fairy. تستخدم هذه التقنية خلاط كينوود BL370.


بالطبع ، النتيجة هي رقائق جرافين منفصلة ، وليست صفائح ، ولكن بساطة الطريقة مدهشة.

في شهر يناير من هذا العام ، قالت طريقة غير مكلفة لإنتاج الجرافين إن الباحثين الهولنديين بقيادة زو شوينم. هنا نتحدث عن الحصول على شظايا مليمتر من الجرافين. للحصول على الجرافين بطريقة جديدة ، يتم تطبيق خليط من الهيدروجين والميثان والأرجون على صفائح نحاسية عند درجة حرارة 1000 درجة مئوية. ناتج التفاعل هو الكربون النقي بسماكة ذرة واحدة تغطي صفائح نحاسية.

Source: https://habr.com/ru/post/ar386893/