Исследователи из Национального университета Сингапура разработали экономичный и подходящий для промышленных масштабов способ производства графена.
Новая методика способна решить давнюю проблему эффективного крупномасштабного производства графена и позволит открыть путь к устойчивому синтезу материала.
Традиционный способ производства однослойного графена
Графен — это двумерный материал с сотовой структурой, толщиной в один атом. Названный материалом будущего, графен демонстрирует уникальные электронные свойства, которые потенциально могут использоваться для широкого спектра применений, таких как сенсорные экраны, проводящие чернила и быстрозаряжаемые батареи.
Однако трудность производства высококачественного графена в больших объемах по-прежнему препятствует его широкому распространению в промышленности.
Традиционный способ получения графена использует энергию звука или силы сдвига для отслаивания графеновых слоев из графита, а затем слои разделяются в больших количествах органического растворителя. В настоящее время для получения одного килограмма графена требуется по меньшей мере одна тонна органического растворителя, что делает этот метод дорогостоящим и экологически недружелюбным.
Методика сингапурских ученых
Новый метод, позволит использовать до 50 раз меньше растворителя. Исследователи получили графен путем отслаивания предварительно обработанного графита в условиях высокой щелочности для инициирования флокуляции, процесса, при котором графеновые слои непрерывно объединяются вместе для образования графеновой суспензии, не увеличивая объем растворителя. Метод также предполагает активацию электростатических сил отталкивания между слоями графена, что препятствует их повторному объединению.
Ученые смогли отделить монослой от полученной суспензии графена, и если это необходимо, то хранить его в течение нескольких месяцев. Они также могут использовать суспензию для 3D-печатных проводящих графеновых аэрогелей, сверхлегкого губчатого материала, который может удалять пятна нефти в море в случае разлива.
«Мы успешно продемонстрировали уникальную стратегию отшелушивания для получения высококачественного графена и его композитов», — говорит руководитель исследования Лох Киан Пин, профессор кафедры химии Национального университета Сингапура и руководитель исследования 2D-материалов.
Наша технология обеспечивает высокий выход кристаллического графена в виде концентрированной суспензии со значительно меньшим объемом растворителя, что является привлекательным решением для отраслей промышленности по крупномасштабному синтезу этого многообещающего материала и экономически эффективным.
— добавил Лох Киан Пин.