Nova tecnologia de processo reduz o custo do grafeno em 100 vezes

A estrutura do grafeno ideal é exclusivamente células hexagonais. Cinco e heptagonais levam a defeitos de natureza diferente (Fonte: festa / Shutterstock.com). Uma

equipe de cientistas da Universidade de Glasgow anunciou o desenvolvimento de tecnologia para a produção de grandes folhas de grafeno, com um preço de custo 100 vezes menor do que outros processos de fabricação modernos. O método mais comum para a produção de grafeno é baseado na deposição química de vapor (CVD), quando os reagentes gasosos, condensados, são depositados em um substrato especial e formam um filme de grafeno.

Os pesquisadores desenvolveram um processo semelhante que permite obter folhas de grafeno de alta qualidade com um mínimo de defeitos em folhas de cobre comuns. Este material é amplamente utilizado e é usado para criar cátodos em baterias de lítio. A superfície muito lisa das folhas de cobre é um substrato quase ideal para a formação de folhas de grafeno.

Os autores da tecnologia descobriram que as características dos transistores fabricados com grafeno obtidos pela nova tecnologia de processo são melhores do que as características de elementos semelhantes ao grafeno fabricado pela antiga tecnologia de processo. É, em particular, sobre condutividade elétrica e propriedades ópticas.


O processo de cultivo de folhas de grafeno em superfícies de vários tipos. a - chapas de cobre usadas no processo de fabricação padrão; d - folha de cobre usada no novo processo de fabricação. b, imagem de superfície eletrônica de dois tipos de folhas de cobre obtidas usando um microscópio eletrônico; c, f - “flocos” de grafeno em duas superfícies diferentes, a imagem foi obtida usando um microscópio eletrônico. A densidade e a forma dos “flocos” de grafeno variam.

“As folhas de cobre disponíveis que usamos em nosso processo de fabricação custam cerca de US $ 1 por metro quadrado, enquanto as folhas especiais de cobre usadas para produzir grafeno usando tecnologia antiga custam cerca de US $ 115 por metro quadrado. Este é um material muito mais caro, que geralmente requer preparação especial antes do uso ”, diz o Dr. Ravinder Dahia, um dos autores da idéia.


a, b - imagens de superfície de uma folha de cobre ultra suave usada na nova tecnologia de processo, parcialmente revestida com “flocos” de grafeno. c é a topografia da superfície da camada de grafeno obtida em uma folha de cobre ultra lisa. Fotos tiradas usando um microscópio eletrônico

"Nossa técnica nos permite obter grafeno de alta qualidade a baixo custo, o que nos permite dar um passo adiante em termos de criação de novos dispositivos eletrônicos que podem ser usados ​​em muitas áreas - de cidades inteligentes a serviços de saúde móveis", continuou o cientista.


a é uma representação esquemática de um transistor de grafeno. b, c - fotografias de transistores de grafeno, com grafeno obtido pela nova tecnologia de processo (b) e grafeno obtido pela antiga tecnologia de processo (c). d, e - gráficos mostrando a condutividade de seis transistores diferentes, com grafeno obtido por diferentes métodos (d - chapas de cobre padrão, e - smooth), f - efeito de campo da mobilidade de 10 transistores diferentes, com grafeno e grafeno "comuns" feitos por nova tecnologia de processo.

Segundo o especialista, o grafeno também pode ser utilizado em próteses, proporcionando a condutividade de membros artificiais. Isso permite criar próteses com a função de toque, ou seja, uma pessoa com essa prótese pode sentir o toque em diferentes tipos de superfícies.


Resposta eletro-óptica de capacitores flexíveis de grafeno, usando grafeno e grafeno "comuns", criados por uma nova tecnologia de processo. A área do capacitor é de cerca de ~ 400 cm2.

Obviamente, existem outras maneiras de obter grafeno, algumas das quais são bastante incomuns. Por exemplo, um desses métodos é usar um misturador de alta velocidade e detergente para louças Fairy. Essa tecnologia usa um liquidificador Kenwood BL370.


Obviamente, o resultado são flocos de grafeno separados, não folhas, mas a simplicidade do método é surpreendente.

Em janeiro deste ano, um método barato de produzir grafeno disse que pesquisadores holandeses liderados por Zhu Shouenem. Aqui estamos falando sobre a obtenção de fragmentos milimétricos de grafeno. Para obter grafeno de uma nova maneira, uma mistura de hidrogênio, metano e argônio é aplicada a uma folha de cobre a uma temperatura de 1000 graus Celsius. O produto da reação é carbono puro, com um átomo de espessura, cobrindo a folha de cobre.

Source: https://habr.com/ru/post/pt386893/