Neue Prozesstechnologie reduziert die Graphenkosten um das 100-fache

Die Struktur des idealen Graphens besteht ausschließlich aus hexagonalen Zellen. Fünf und siebeneckige führen zu Defekten anderer Art (Quelle: festa / Shutterstock.com). Ein

Team von Wissenschaftlern der Universität Glasgow kündigte die Entwicklung einer Technologie zur Herstellung großer Graphenschichten an, deren Kosten 100-mal niedriger sind als bei anderen modernen Herstellungsverfahren. Das gebräuchlichste Verfahren zur Herstellung von Graphen basiert auf der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD), bei der kondensierende gasförmige Reagenzien auf einem speziellen Substrat abgeschieden werden und einen Graphenfilm bilden.

Forscher haben ein ähnliches Verfahren entwickelt, mit dem Sie hochwertige Graphenplatten mit einem Minimum an Defekten auf gewöhnlicher Kupferfolie erhalten können. Dieses Material ist weit verbreitet und wird zur Herstellung von Kathoden in Lithiumbatterien verwendet. Die sehr glatte Oberfläche der Kupferbleche ist ein nahezu ideales Substrat zur Bildung von Graphenblechen.

Die Autoren der Technologie stellten fest, dass die Eigenschaften von Transistoren, die unter Verwendung von Graphen hergestellt wurden, das durch die neue Prozesstechnologie erhalten wurde, besser sind als die Eigenschaften ähnlicher Elemente mit Graphen, das durch die alte Prozesstechnologie hergestellt wurde. Es geht insbesondere um elektrische Leitfähigkeit und optische Eigenschaften.


Der Prozess des Züchtens von Graphenschichten auf Oberflächen verschiedener Arten. a - Kupferbleche, die im Standardherstellungsprozess verwendet werden; d - Kupferfolie für das neue Herstellungsverfahren. b, e - Oberflächenbild von zwei Arten von Kupferfolie, erhalten unter Verwendung eines Elektronenmikroskops; c, f - "Flocken" von Graphen auf zwei verschiedenen Oberflächen, das Bild wurde unter Verwendung eines Elektronenmikroskops erhalten. Die Dichte und Form der Graphenflocken variieren.

„Die verfügbaren Kupferbleche, die wir in unserem Herstellungsprozess verwendet haben, kosten ungefähr 1 USD pro Quadratmeter, während die speziellen Kupferbleche, die zur Herstellung von Graphen mit alter Technologie verwendet werden, ungefähr 115 USD pro Quadratmeter kosten. Dies ist ein viel teureres Material, das vor der Verwendung häufig eine spezielle Vorbereitung erfordert “, sagt Dr. Ravinder Dahia, einer der Autoren der Idee.


a, b - Oberflächenbilder von ultraglatter Kupferfolie, die in der neuen Prozesstechnologie verwendet wird und teilweise mit Graphenflocken beschichtet ist. c ist die Oberflächentopographie der Graphenschicht, die auf einer ultraglatten Kupferfolie erhalten wurde. Mit einem Elektronenmikroskop aufgenommene Bilder

„Mit unserer Technik können wir qualitativ hochwertiges Graphen zu geringen Kosten erhalten, was es uns ermöglicht, neue elektronische Geräte zu entwickeln, die in vielen Bereichen eingesetzt werden können - von intelligenten Städten bis hin zur mobilen Gesundheitsversorgung“, fuhr der Wissenschaftler fort.


a ist eine schematische Darstellung eines Graphen-Transistors. b, c - Fotografien von Graphen-Transistoren, wobei Graphen durch die neue Prozesstechnologie (b) und Graphen durch die alte Prozesstechnologie (c) erhalten wurde. d, e - Diagramme, die die Leitfähigkeit von sechs verschiedenen Transistoren zeigen, wobei Graphen durch verschiedene Methoden erhalten wurde (d - Standardkupferbleche, e - glatt), f - Feldeffekt der Mobilität von 10 verschiedenen Transistoren, wobei "gewöhnliches" Graphen und Graphen von hergestellt wurden neue Prozesstechnologie.

Laut Experten kann Graphen auch in der Prothetik eingesetzt werden, um die Leitfähigkeit künstlicher Gliedmaßen zu gewährleisten. Auf diese Weise können Sie Prothesen mit der Funktion der Berührung erstellen, dh eine Person mit einer solchen Prothese kann verschiedene Arten von Oberflächen berühren.


Elektrooptische Reaktion von flexiblen Graphenkondensatoren unter Verwendung von "normalem" Graphen und Graphen, erzeugt durch eine neue Prozesstechnologie. Die Kondensatorfläche beträgt ca. 400 cm2.

Natürlich gibt es auch andere Möglichkeiten, Graphen zu erhalten, von denen einige recht ungewöhnlich sind. Eine dieser Methoden ist beispielsweise die Verwendung eines Hochgeschwindigkeitsmischers und einer Fairy-Spülflüssigkeit. Diese Technologie verwendet einen Kenwood BL370 Mixer.


Das Ergebnis sind natürlich separate Graphenflocken, keine Blätter, aber die Einfachheit des Verfahrens ist überraschend.

Im Januar dieses Jahres sagten niederländische Forscher unter der Leitung von Zhu Shouenem , eine kostengünstige Methode zur Herstellung von Graphen . Hier geht es darum, Millimeterfragmente von Graphen zu erhalten. Um Graphen auf neue Weise zu erhalten, wird ein Gemisch aus Wasserstoff, Methan und Argon bei einer Temperatur von 1000 Grad Celsius auf ein Kupferblech aufgebracht. Das Reaktionsprodukt ist ein Atom dicker reiner Kohlenstoff, der ein Kupferblech bedeckt.

Source: https://habr.com/ru/post/de386893/