×
Ученые научились производить графен в 100 раз дешевле

С момента первого синтеза графена Андре Геймом (Andre Geim) и Костей Новоселовым (Kostya Novoselov) в Университете Манчестера в 2004 году были приложены большие усилия, чтобы использовать чрезвычайные свойства этого материала. Однако стоимость графена в сравнении с более традиционными электронными материалами означает, что его поглощение в электронном производстве было медленным, и ничего не предвещало подвижек.

 

Однако теперь исследователи из Университета Глазго обнаружили способ создания больших листов графена с использованием того же типа дешевой меди, который применяется для производства литиево-ионных батарей.

 

В двумерной кристаллической решетке атомов углерода графен является основным строительным блоком многих производных строений из углерода, таких как нулевой пространственной фуллерен, одномерные углеродные нанотрубки и трехмерный графит. 

 

графен

 

Эти углеродные наноматериалы на его основе используются в электронике для создания всего, начиная от солнечных батарей и лампочек для них и заканчивая сверхчувствительными датчиками газа. Проблема была лишь в том, что для получения высококачественного материала в увеличенном масштабе для электроники на больших площадях графен оказывался невыгоден. Он оказался дороже, чем стандартные электронные подложки, такие как кремний. В основном из-за экономии большая часть используемого доселе графена в науке была с субстратом.

 

Как получают графен? При использовании процесса химического осаждения из паровой фазы графен часто выращивают в виде монослоя (слой толщиной в один атом), подвергая слиянию с платиной, никелем или карбидом титана с этиленом или бензолом при высоких температурах. Последние методы производства несколько снизили затраты на производство, вводя медь в качестве субстрата, но даже этот способ все еще был дорогостоящим.

 

Чтобы помочь резко сократить эти расходы, исследователи пришли к идее нанесения высококачественного графена на поверхность медной фольги. Как раз такой, какую используют на ультратонких отрицательных катодах (электроды) в литиево-ионных батареях. Как выяснилось, поверхность меди оказалась совершенно гладкой и превосходно подошла в качестве подложки, на которой формируется графен.

 

Чтобы понять, в чем это выразится вскоре, стоит сказать, что все нанотехнологии так или иначе используют графен.

 

«Коммерчески доступная медь, которую мы использовали в нашем процессе, продается за цену около одного доллара за квадратный метр. По сравнению с примерно 115 долларами, которые тратятся на аналогичного качества материалы в материаловедении при производстве графена, это очень много. То есть разница в цене более чем в сто раз! – сказал доктор Дахия (Dahiya) из Инженерной школы университета Глазго. – Наш метод обеспечивает высокое качество графена при низкой стоимости. Конечно же, это скажется на удешевлении производства и создании новых доступных электронных устройств с широким диапазоном применения, от умных городов будущего до мобильного здравоохранения. Мы расширили границы!»

 

Научная команда считает, что масштабный, недорогой синтез высокого качества графена с помощью этого метода поможет людям реализовать гибкие оптоэлектронные системы на основе графена, в том числе такие вещи, как сотовые телефоны с гибкими дисплеями, электронная бумага, радиочастотные идентификационные теги (RFID), медицинские пластыри для доставки лекарств или контроля жизненно важных признаков, а также тактильные или электронные кожи для роботов и протезирования.

 

Эти ученые из Глазго действительно расширяют границы для научно-производственного мира, пусть даже большинство пользователей понятия не имеет, что такое графен и для чего он нужен. Через несколько лет все просто будут использовать гаджеты с ним, даже не подозревая об этом.

 

Исследование было проведено в сотрудничестве с коллегами из Университета Билькент в Турции. Результаты этого исследования были недавно опубликованы в журнале Scientific Reports.

 

Автор: Степан Мазур

 

Оригинал фото: gizmag