Οι μηχανικοί βρίσκουν έναν νέο τρόπο για να κάνουν το γραφένιο, το «θαυματουργό υλικό» που θα μπορούσε να αλλάξει τον κόσμο

Οι μηχανικοί ανακάλυψαν έναν νέο τρόπο παραγωγής του «θαυματουργού υλικού» γραφενίου, το οποίο θα μπορούσε τελικά να του επιτρέψει να αξιοποιήσει στο έπακρο τις δυνατότητές του.

Όταν ανακαλύφθηκε δημιουργώντας ένα ενιαίο στρώμα ατόμων άνθρακα το 2004, οι επιστήμονες χαιρέτησαν το υλικό ως μια πιθανή επανάσταση. Είναι τόσο αγώγιμο και τόσο ισχυρό, που οι ειδικοί λένε ότι θα μπορούσε να μεταμορφώσει τα πάντα, από αποθήκευση ενέργειας έως ιατρικές συσκευές και προσωπικά ηλεκτρονικά.

Αλλά αυτή η δυνατότητα δεν αξιοποιήθηκε ποτέ πλήρως. Αυτό οφείλεται εν μέρει στο ότι είναι δύσκολο να γίνει καθαρά και σε μεγάλη κλίμακα.

Ένα από τα προβλήματα είναι ότι είναι δύσκολο να το φτιάξεις καθαρό και χωρίς ακαθαρσίες. Ωστόσο, οι ερευνητές λένε ότι η νέα διαδικασία επιτρέπει την παραγωγή γραφενίου με καθαρό και αναγώσιμο τρόπο.

Το έκαναν αυτό δουλεύοντας για να ανακαλύψουν ότι η ποιότητα του γραφενίου σχετίζεται με το οξυγόνο. Εάν υπάρχει έστω και ένα μικρό κλάσμα οξυγόνου γύρω, αυτό επηρεάζει σε μεγάλο βαθμό τον ρυθμό ανάπτυξης του γραφενίου και σημαίνει ότι μπορεί να μην είναι δυνατή η χρήση του.

«Δείξαμε ότι η αφαίρεση σχεδόν όλου του οξυγόνου από τη διαδικασία ανάπτυξης είναι το κλειδί για την επίτευξη υψηλής ποιότητας, αναπαραγώγιμης σύνθεσης γραφενίου CVD», δήλωσε ο επικεφαλής ερευνητής James Hohn, από το Πανεπιστήμιο Columbia. «Αυτό είναι ένα σημαντικό ορόσημο προς την παραγωγή γραφενίου μεγάλης κλίμακας».

Οι μηχανικοί παραδοσιακά κατασκεύαζαν γραφένιο με δύο τρόπους. Η πρώτη χρησιμοποιεί κολλητική ταινία για να ξεφλουδίσει τα στρώματα από ένα κομμάτι γραφίτη μέχρι να γίνει αρκετά λεπτό για να χρησιμοποιηθεί ως γραφένιο, παράγοντας καθαρά δείγματα, αλλά σε μικρή κλίμακα που τα καθιστά αδύνατη τη βιομηχανική χρήση.

Το άλλο επιτρέπει περισσότερη παραγωγή και είναι γνωστό ως ανάπτυξη CVD. Περιλαμβάνει τη διέλευση ενός αερίου που περιέχει άνθρακα, όπως το μεθάνιο, πάνω από μια επιφάνεια χαλκού σε απίστευτα υψηλές θερμοκρασίες, γεγονός που προκαλεί τη διάσπαση του μεθανίου και αναγκάζει τα άτομα άνθρακα να αναδιατάσσονται σε ένα στρώμα γραφενίου.

Αυτό τους επιτρέπει να σχηματίζονται έως και μέτρα σε μέγεθος. Αλλά υπέφεραν επίσης από προβλήματα με την αξιόπιστη ποιότητά τους.

Οι ερευνητές έχουν ήδη ανακαλύψει ότι οποιοδήποτε οξυγόνο σε αυτή τη διαδικασία θα την επιβραδύνει ή ακόμη και θα χαράζει το γραφένιο μακριά. Από τότε, οι μηχανικοί προσπαθούν να κατασκευάσουν νέα συστήματα που μπορούν να ελέγχουν το οξυγόνο και να το αποτρέπουν από το να διακυβεύσει τη διαδικασία.

Τώρα οι επιστήμονες λένε ότι έχουν βελτιώσει δραματικά αυτή τη διαδικασία, επιτρέποντας στο γραφένιο να αναπτύσσεται ταχύτερα και αξιόπιστα. Διαπίστωσαν ότι το παραγόμενο γραφένιο παρουσίαζε επίσης όλες τις απαραίτητες συμπεριφορές που θα μπορούσαν να του επιτρέψουν να χρησιμοποιηθεί σε μεγάλη κλίμακα.

Αυτή η εργασία αναφέρεται σε μια νέα εργασία με τίτλο “Reproducible Graphene Synthesis via Oxygen-Free Chemical Vapor Deposition”, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό. φύση.