O grafeno cultivado por CVD refere-se ao grafeno produzido através de um processo denominado deposição química de vapor (CVD).
Este método envolve a utilização de hidrocarbonetos ou matérias-primas semelhantes para fazer crescer um material bidimensional numa superfície metálica, normalmente cobre ou níquel.
O processo tem lugar numa câmara de reação a alta temperatura, onde o gás hidrocarboneto se decompõe em átomos de carbono individuais que se ligam à superfície metálica, formando uma película contínua de grafeno com a espessura de um único átomo.
O que é o grafeno cultivado por CVD? 4 Informações importantes
1. Visão geral do processo
O processo CVD para o crescimento do grafeno começa com a colocação de um substrato metálico, geralmente cobre ou níquel, num forno.
Um gás hidrocarboneto, como o metano, é introduzido na câmara de reação a alta temperatura (~1000°C).
A estas temperaturas elevadas, o gás decompõe-se, libertando átomos de carbono que se ligam à superfície do metal.
À medida que estes átomos de carbono se acumulam, organizam-se na estrutura hexagonal caraterística do grafeno, formando uma película contínua.
2. Controlo e otimização
Uma das vantagens significativas do método CVD é a capacidade de controlar a espessura do grafeno produzido.
Ajustando parâmetros como o caudal de gás, a temperatura e o tempo de exposição, os investigadores e fabricantes podem produzir grafeno de camada única ou multicamadas.
Este controlo é crucial para adaptar as propriedades do grafeno a aplicações específicas, como a eletrónica ou os compósitos.
3. Desafios e progressos
Apesar das suas vantagens, a produção de grafeno por CVD enfrenta desafios, nomeadamente em termos de pureza e de gestão dos defeitos.
A presença de impurezas metálicas e de defeitos pode degradar o desempenho do grafeno nas aplicações.
Tem-se dedicado uma investigação significativa à otimização do processo CVD para minimizar estes problemas.
Por exemplo, avanços como a remoção selectiva de grafeno de duas ou três camadas para obter películas uniformes de monocamada têm sido cruciais.
Técnicas como a utilização de uma folha de W absorvente de carbono envolta numa folha de Cu ajudam a remover seletivamente as camadas indesejadas, melhorando a qualidade do produto final.
4. Comercialização e aplicações
A comercialização do grafeno CVD tem sido um foco significativo para muitas empresas de tecnologia.
O objetivo é conseguir uma produção de grafeno de camada única de baixo custo e de alta qualidade em grande escala, potencialmente através de processos contínuos de rolo a rolo (R2R).
As aplicações do grafeno CVD vão da eletrónica e da fotónica aos compósitos e ao armazenamento de energia, tirando partido das suas propriedades únicas, como a elevada condutividade eléctrica, a condutividade térmica e a transparência ótica.
Em resumo, o grafeno cultivado por CVD é um material promissor produzido através de um processo controlado de deposição de vapor químico.
Embora ofereça inúmeras vantagens, a investigação e o desenvolvimento contínuos são essenciais para ultrapassar os desafios associados à sua produção e transferência, garantindo a sua viabilidade para uma vasta gama de aplicações.
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