O grafeno é sintetizado principalmente através de um método denominado deposição química de vapor (CVD).
Esta técnica envolve o crescimento de películas de grafeno em substratos, particularmente metais de transição como o níquel e o cobre.
O processo é crucial para produzir grafeno de alta qualidade adequado para várias aplicações, incluindo eletrónica e sensores.
Como é sintetizado o grafeno? 4 métodos principais explicados
1. Deposição química de vapor (CVD)
Visão geral do processo: Na CVD, o grafeno é cultivado num substrato através da decomposição de gases contendo carbono a altas temperaturas.
O substrato, frequentemente feito de níquel ou cobre, facilita a difusão dos átomos de carbono.
À medida que o substrato arrefece, estes átomos de carbono precipitam-se, formando uma camada de grafeno na sua superfície.
Papel do substrato: O níquel permite a difusão de átomos de carbono durante a exposição a altas temperaturas e depois precipita-os como grafeno após o arrefecimento.
O cobre, por outro lado, é conhecido pela sua capacidade de catalisar a formação de películas de grafeno de grande área e de alta qualidade.
2. Produção em grande escala
Relevância industrial: A CVD é o método mais bem sucedido para a produção de grafeno em grande escala.
Envolve uma reação controlada dentro de uma câmara onde as moléculas de gás se combinam para formar uma película sobre o substrato.
O processo exige um controlo preciso da temperatura para garantir a qualidade do grafeno produzido.
Vantagens: A utilização de uma folha de cobre na CVD é particularmente vantajosa devido ao seu baixo custo e facilidade de fabrico, o que a torna ideal para a produção em massa.
3. Qualidade e aplicações
Controlo de qualidade: O processo de CVD tem de respeitar parâmetros rigorosos no que respeita a volumes de gás, pressão, temperatura e tempo para garantir grafeno de alta qualidade.
Esta qualidade é essencial para aplicações como a eletrónica e os sensores de alto desempenho.
Aplicações: O grafeno produzido por CVD é utilizado em várias aplicações, incluindo como material condutor de ânodo em células fotovoltaicas orgânicas (OPV) e em transístores de efeito de campo.
4. Inovações na síntese
Método de captura de vapor: Este método é utilizado para sintetizar grafeno monocristalino de grão grosso.
Implica um fluxo de gás específico e o posicionamento do substrato para otimizar as condições de crescimento.
Crescimento a baixa temperatura: Estão a decorrer pesquisas para desenvolver métodos de crescimento do grafeno a temperaturas mais baixas, o que reduziria os custos e expandiria a aplicabilidade do material.
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