Pennsylvania Ülikoolis läbi viidud uurimuses demonstreeriti järjepidevamat ning tasuvamat grafeeni valmistamise meetodit, mida saab skaleerida sobivaks tööstuslikule tootmisele.
Pennsylvania teadlastel õnnestus valmistada kõrgekvaliteedilist grafeeni, mis on 95% protsendi ulatuses kõigest ühe aatomkihi paksune, kasutades selleks kergesti kättesaadavaid materjale ning tootmisprotsesse, mida saab muuta sobivaks tööstuslikuks tootmiseks, kirjutab Physorg.com.
Vase abil kasvatatud grafeen-vooluringid. Pilt: Zhengtang Luo
,,Ma tean mõningaid uurimusi, kus saavutati 90%, seega oleme me selle uurimusega lähemal lõppeesmärgile, milleks on 100%,” ütles uurimuse peamine läbiviija A. T. Charlie Johnson, füüsikaprofessor. ,,Meie visiooniks on täielikult tööstuslik protsess.”
Uurimuses osalesid lisaks Zhengtang Luo, Brett Goldsmith, Ye Lu, Luke Somers, Daniel Singer, Matthew Berck.
Grafeeni tootmist tööstuslikus skaalas takistab fakt, et grafeeni ei suudeta valmistada suuremates kogustes ning pideva paksusega.
Üheks kõige paljulubavamaks protsessiks on CVD ehk keemiline aursadestusmeetod, mis seisneb metaani puhumisel üle õhukese metall-lehe. Metaanis olevad süsiniku aatomid moodustavad metall-lehele õhukese grafeenkile, kuid see protsess tuleb läbi viia vaakumilähedastes tingimustes, et vältida mitme süsinikukihi kogunemist kasututesse kobaratesse.
Pennsylvania töörühma teadlaste uurimus näitab et ühe aatomkihi paksust grafeeni saab lihtsalt valmistada ka normaalsetel rõhkudel, kui metall-lehtede pind on piisavalt sile.
,,Fakt, et seda tehti atmosfäärirõhul näitab, et grafeeni on võimalik toota väiksemate kuludega ning paindlikumal viisil,” sõnas Luo, uurimuse põhiautor.
Kui teised meetodid kasutavad vasklehtede põhjaliku ettevalmistuse kulukat protsessi, kasutas Johnsoni töörühm oma eksperimendis kaubanduses kättesaadavat vaskfooliumi.
,,Seda saab põhimõtteliselt osta tööriistapoest,” ütles Johnson.
Johnsoni töörühm kasutas vasklehe siledaks tegemiseks elektropoleerimist – tööstuses kasutatavat tehnikat, mida kasutatakse hõbedast lauanõude ja kirurgiliste riistade lõpptöötluses. Poleeritud foolium oli piisavalt sile et tekitada enda pinnale 95% ulatuses ühe aatomkihi paksuse grafeenkihi.
Töötamine kaubanduslikult kättesaadavate materjalidega ja keemiliste protsessidega, mida juba praegu tootmises laialdaselt kasutatakse, võimaldaks tuua kaubanduslike rakenduste latti allapoole.
,,Üleüldine tootmissüsteem on lihtsam, odavam ning veelgi paindlikum,” lausus Luo.
Kõige tähtsamaks lihstsustuseks võib olla võime toota grafeeni tavalisel rõhul, jättes nii ära mõningad potentsiaalselt kulukad sammud tuleviku grafeeni tootmisliinidelt.
Teadusartikkel “Effect of Substrate Roughness and Feedstock Concentration on Growth of Wafer-Scale Graphene at Atmospheric Pressure“