שיטת ייצור גרפן

1, שיטת הפשטה מכנית
שיטת הפשטה מכנית היא שיטה להשגת חומרי גרפן בשכבה דקה באמצעות החיכוך והתנועה היחסית בין עצמים לגרפן. השיטה פשוטה לתפעול, והגרפן המתקבל בדרך כלל שומר על מבנה גבישי שלם. בשנת 2004, שני מדענים בריטיים השתמשו בסרט שקוף כדי לקלף גרפיט טבעי שכבה אחר שכבה כדי להשיג גרפן, אשר סווגה גם כשיטת הפשטה מכנית. שיטה זו נחשבה פעם כלא יעילה ואינה מסוגלת לייצור המוני.
בשנים האחרונות, התעשייה עשתה הרבה חידושים במחקר ופיתוח בשיטות הייצור של גרפן. נכון לעכשיו, מספר חברות בשיאמן, גואנגדונג ובמחוזות וערים אחרות התגברו על צוואר הבקבוק של הכנת גרפן בקנה מידה נמוך בעלות נמוכה, תוך שימוש בשיטת הפשטה מכנית לייצור תעשייתי של גרפן בעלות נמוכה ואיכות גבוהה.

2. שיטת חיזור
שיטת הפחתת חמצון היא לחמצן גרפיט טבעי באמצעות ריאגנטים כימיים כגון חומצה גופרתית וחומצה חנקתית וחומצנים כגון אשלגן פרמנגנט ומי חמצן, הגדלת המרווח בין שכבות הגרפיט והכנסת תחמוצות בין שכבות גרפיט להכנת GraphiteOxide. לאחר מכן, המגיב נשטף במים, והמוצק השטוף מיובש בטמפרטורה נמוכה להכנת אבקת תחמוצת גרפיט. תחמוצת גרפן הוכנה על ידי קילוף אבקת תחמוצת גרפיט על ידי קילוף פיזי והתפשטות בטמפרטורה גבוהה. לבסוף, תחמוצת הגרפן הופחתה בשיטה כימית להשגת גרפן (RGO). שיטה זו פשוטה לתפעול, עם תפוקה גבוהה, אך איכות מוצר נמוכה [13]. שיטת הפחתת חמצון משתמשת בחומצות חזקות כמו חומצה גופרתית וחומצה חנקתית, שהיא מסוכנת ודורשת הרבה מים לניקוי, מה שמביא לזיהום סביבתי רב.

גרפן שהוכן בשיטת חיזור מכיל קבוצות פונקציונליות עשירות המכילות חמצן וקל לשינוי. עם זאת, כאשר מפחיתים תחמוצת גרפן, קשה לשלוט בתכולת החמצן של הגרפן לאחר ההפחתה, ותחמוצת הגרפן תצטמצם ברציפות בהשפעת השמש, טמפרטורה גבוהה במרכבה וגורמים חיצוניים אחרים, ולכן איכות מוצרי הגרפן. המיוצר בשיטת חיזור אינו עקבי מאצווה לאצווה, מה שמקשה על השליטה באיכות.
כיום, אנשים רבים מבלבלים בין המושגים תחמוצת גרפיט, תחמוצת גרפן ותחמוצת גרפן מופחתת. תחמוצת גרפיט הוא חום והוא פולימר של גרפיט ותחמוצת. תחמוצת גרפן היא מוצר המתקבל מקילוף תחמוצת גרפיט לשכבה אחת, שכבה כפולה או שכבת אוליגו, ומכיל מספר רב של קבוצות המכילות חמצן, ולכן תחמוצת הגרפן אינה מוליכה ובעלת תכונות פעילות, אשר יצמצמו ללא הרף. ולשחרר גזים כגון דו תחמוצת הגופרית במהלך השימוש, במיוחד במהלך עיבוד חומרים בטמפרטורה גבוהה. התוצר לאחר הפחתת תחמוצת גרפן יכול להיקרא גרפן (תחמוצת גרפן מופחתת).

3. (סיליקון קרביד) שיטת SiC epitaxial
השיטה האפיטקסיאלית SiC היא להרחיק אטומי סיליקון מחומרים ולשחזר את שאר אטומי ה-C על ידי הרכבה עצמית בסביבת ואקום גבוה במיוחד וטמפרטורה גבוהה, ובכך להשיג גרפן על בסיס מצע SiC. ניתן להשיג גרפן איכותי בשיטה זו, אך שיטה זו דורשת ציוד גבוה יותר.