O grafeno pode ser sintetizado através de vários métodos.
Cada método tem as suas próprias vantagens e desvantagens.
A escolha do método depende frequentemente da aplicação pretendida para o grafeno.
Quais são os métodos de síntese do grafeno? 5 Técnicas Principais Explicadas
1. Deposição química em fase vapor (CVD)
A CVD é um método amplamente utilizado para sintetizar películas de grafeno uniformes de grande área.
Esta técnica envolve o crescimento de películas de grafeno em substratos que utilizam metais de transição como o níquel (Ni) ou o cobre (Cu).
O processo envolve normalmente a decomposição de um gás contendo carbono, como o metano, a altas temperaturas.
Os átomos de carbono difundem-se então no substrato metálico e precipitam-se na superfície sob a forma de grafeno durante o processo de arrefecimento.
Li et al. conseguiram avanços significativos neste método em 2009, utilizando a CVD com metano em folha de cobre, que é atualmente utilizada para a produção industrial em grande escala de películas finas de grafeno.
O processo CVD pode ainda ser optimizado utilizando processos "batch-to-batch" (B2B) ou "roll-to-roll" (R2R) para aumentar o rendimento da produção e obter películas de grafeno de grande largura e comprimento.
2. Esfoliação mecânica
Este método, pioneiro de Geim e Novoselov, consiste em separar fisicamente as camadas de grafeno da grafite utilizando fita adesiva.
Embora este método possa produzir grafeno de alta qualidade, não é escalável para grandes áreas ou produção em massa devido à sua natureza de trabalho intensivo e à pequena dimensão dos flocos de grafeno resultantes.
3. Esfoliação em fase líquida
Este método envolve a dispersão da grafite num meio líquido para a esfoliar em folhas individuais de grafeno.
A redução do óxido de grafeno é outra abordagem em que o óxido de grafeno, uma forma quimicamente modificada do grafeno com grupos contendo oxigénio, é reduzido para restaurar as suas propriedades eléctricas.
Estes métodos podem produzir pós e nanopartículas de grafeno, que são utilizados em várias aplicações, tais como armazenamento de energia, compósitos de polímeros e revestimentos.
4. Redução do óxido de grafeno (GO)
A redução do óxido de grafeno é outra abordagem em que o óxido de grafeno, uma forma quimicamente modificada de grafeno com grupos contendo oxigénio, é reduzido para restaurar as suas propriedades eléctricas.
Estes métodos podem produzir pós e nanopartículas de grafeno, que são utilizados em várias aplicações, tais como armazenamento de energia, compósitos de polímeros e revestimentos.
5. Aplicações e tendências do mercado
A escolha do método de síntese do grafeno depende significativamente da aplicação pretendida.
Por exemplo, o grafeno cultivado por CVD é preferido para eletrónica e sensores de alto desempenho devido à sua elevada qualidade e baixa contagem de defeitos.
Em contrapartida, os pós e nanopartículas de grafeno, normalmente produzidos por métodos top-down, são mais adequados para aplicações como tintas condutoras e aditivos em compósitos.
Prevê-se que o mercado do grafeno cresça significativamente, com as aplicações de nanopartículas e pós a dominarem a curto e médio prazo.
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