שיטת ייצור גרפן

1, שיטת הפשטה מכנית
שיטת הפשטה מכנית היא שיטה להשגת חומרים דקים שכבתיים גרפיים באמצעות חיכוך ותנועה יחסית בין אובייקטים וגרפן. השיטה פשוטה לתפעול, והגרפן המתקבל שומר לרוב על מבנה גביש שלם. בשנת 2004, שני מדענים בריטים השתמשו בקלטת שקופה כדי לקלף גרפיט טבעי שכבה אחר שכבה לקבלת גרפן, שסווגה גם כשיטת הפשטה מכנית. פעם שיטה זו נחשבה לבלתי יעילה ואינה מסוגלת לייצר המוני.
בשנים האחרונות התעשייה עשתה הרבה חידושים במחקר ופיתוח בשיטות הייצור של גרפן. נכון לעכשיו, כמה חברות בשיאמן, גואנגדונג ופרובינציות וערים אחרות התגברו על צוואר הבקבוק של הכנת גרפן בעלות נמוכה בעלות נמוכה, תוך שימוש בשיטת הפשטה מכנית לייצור תעשייתי של גרפן בעלות נמוכה ואיכות גבוהה.

2. שיטת Redox
שיטת הפחתת חמצון היא חמצון גרפיט טבעי באמצעות ריאגנטים כימיים כגון חומצה גופרתית וחומצה חנקתית וחמצון כגון אשלגן פרמנגנט ומי חמצן, להגדיל את המרווח בין שכבות גרפיט ולהכניס תחמוצות בין שכבות גרפיט להכנת גרפיט אוקסיד. לאחר מכן, המגיב נשטף במים, והמוצק שטף מיובש בטמפרטורה נמוכה להכנת אבקת תחמוצת גרפיט. תחמוצת גרפן הוכנה על ידי קילוף אבקת תחמוצת גרפיט על ידי קילוף פיזי והרחבת טמפרטורה גבוהה. לבסוף, תחמוצת הגרפן הופחתה בשיטה כימית לקבלת גרפן (RGO). שיטה זו פשוטה להפעלה, עם תפוקה גבוהה, אך איכות מוצר נמוכה [13]. שיטת הפחתת חמצון משתמשת בחומצות חזקות כמו חומצה גופרתית וחומצה חנקתית, המסוכנת ודורשת הרבה מים לניקוי, מה שמביא לזיהום סביבתי גדול.

גרפן שהוכן בשיטת חיזור מכיל קבוצות פונקציונליות עשירות המכילות חמצן וקל לשינוי. עם זאת, בעת הפחתת תחמוצת גרפן, קשה לשלוט על תכולת החמצן של גרפן לאחר הפחתה, ותחמוצת הגרפן תופחת ברציפות בהשפעת השמש, טמפרטורה גבוהה במרכבה וגורמים חיצוניים אחרים, כך שאיכות מוצרי הגרפן. המיוצר בשיטת החמצון לרוב אינו עקבי מאצווה לאצווה, מה שמקשה על השליטה באיכות.
נכון לעכשיו, אנשים רבים מבלבלים בין המושגים תחמוצת גרפיט, תחמוצת גרפן ותחמוצת גרפן מופחתת. תחמוצת גרפיט חומה והיא פולימר של גרפיט ותחמוצת. תחמוצת גרפן היא מוצר המתקבל על ידי קילוף תחמוצת גרפיט לשכבה אחת, שכבה כפולה או שכבת אוליגו, ומכיל מספר רב של קבוצות המכילות חמצן, ולכן תחמוצת הגרפן אינה מוליכה ובעלת תכונות אקטיביות, אשר יפחיתו ללא הרף ולשחרר גזים כגון גופרית דו-חמצנית במהלך השימוש, במיוחד במהלך עיבוד חומרים בטמפרטורה גבוהה. המוצר לאחר הפחתת תחמוצת הגרפן יכול להיקרא גרפן (תחמוצת גרפן מופחתת).

3. (סיליקון קרביד) שיטת epitaxial SiC
שיטת אפיטקסיאלית של SiC היא סובלימציה של אטומי סיליקון הרחק מחומרים ושחזור אטומי C הנותרים על ידי הרכבה עצמית בסביבת ואקום גבוהה במיוחד ובטמפרטורה גבוהה, ובכך להשיג גרפן המבוסס על מצע SiC. ניתן להשיג גרפן איכותי בשיטה זו, אך בשיטה זו נדרש ציוד גבוה יותר.