O melhor método para sintetizar o grafeno é a deposição química de vapor (CVD).
Esta técnica é altamente eficaz para produzir películas de grafeno de alta qualidade em grande escala.
A CVD envolve o crescimento de películas de grafeno em substratos, normalmente utilizando metais de transição como o níquel ou o cobre.
Este método é preferido pela sua escalabilidade, custo-benefício e alta qualidade do grafeno produzido.
Qual é o melhor método para sintetizar grafeno? (4 pontos-chave explicados)
1. Processo de Deposição Química de Vapor (CVD)
O processo começa com um substrato, como o níquel ou o cobre, que tem uma elevada solubilidade para o carbono.
O substrato é aquecido a altas temperaturas, facilitando a difusão dos átomos de carbono no metal.
À medida que o substrato arrefece, os átomos de carbono precipitam-se e reorganizam-se para formar uma camada de grafeno na superfície.
Este processo é controlado para garantir a formação de grafeno monocamada com o mínimo de defeitos.
2. Vantagens da CVD
A CVD é capaz de produzir películas de grafeno de grandes dimensões, o que é crucial para as aplicações industriais.
Técnicas como o processamento "batch-to-batch" (B2B) e "roll-to-roll" (R2R) aumentam ainda mais a escalabilidade, permitindo a produção contínua de películas de grafeno.
O grafeno produzido por CVD apresenta normalmente uma elevada qualidade, com propriedades uniformes em grandes áreas.
Isto é essencial para aplicações que requerem propriedades eléctricas e mecânicas consistentes.
Os materiais utilizados na CVD, como a folha de cobre, são relativamente baratos, o que torna o processo global económico para a produção em massa.
3. Comparação com outros métodos
Este método envolve a esfoliação da grafite num solvente para produzir grafeno.
No entanto, os rendimentos são normalmente baixos e o processo requer etapas adicionais, como a centrifugação, para isolar os flocos de grafeno.
Este método envolve a decomposição térmica do carboneto de silício, que é dispendiosa e requer quantidades significativas de silício.
É menos escalável e mais dispendioso do que a CVD.
4. Relevância industrial
O êxito da CVD na produção de grafeno de alta qualidade foi demonstrado pela sua adoção em contextos industriais.
Por exemplo, a síntese de grafeno em folha de cobre efectuada por Li et al. em 2009 tornou-se um método padrão para a produção em grande escala.
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