Le graphène, un matériau composé d'une seule couche d'atomes de carbone disposés selon un réseau hexagonal, a suscité beaucoup d'intérêt en raison de ses propriétés remarquables. Mais peut-on synthétiser le graphène ? La réponse est oui, et il existe plusieurs méthodes pour y parvenir.
5 méthodes à connaître
1. Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Le dépôt chimique en phase vapeur (CVD) est l'une des méthodes les plus couramment utilisées pour synthétiser du graphène. Cette méthode s'est révélée très prometteuse pour le développement de films de graphène de haute qualité.
Dans le dépôt en phase vapeur, les films de graphène sont cultivés sur divers substrats qui utilisent des métaux de transition comme le nickel (Ni). Le processus implique la diffusion d'atomes de carbone décomposés dans le nickel à des températures élevées.
Au cours du processus de refroidissement, les atomes de carbone précipitent à la surface du nickel, formant le graphène.
2. Défis de la CVD
La production d'une couche unique de graphène et le contrôle de la qualité du film de graphène peuvent s'avérer difficiles. Cela est dû à la multiplicité des conditions de croissance dans la méthode CVD.
Les chercheurs travaillent continuellement à mieux comprendre le mécanisme de croissance et à optimiser les conditions de production du graphène.
3. Technique d'exfoliation
Une autre méthode de synthèse du graphène est la technique d'exfoliation "descendante". Dans cette méthode, les feuilles de graphène sont produites par exfoliation du graphite.
Cette technique est largement utilisée, fiable et facile à mettre en œuvre. Cependant, elle ne peut produire que des flocons de graphène plats de taille limitée.
Le contrôle du nombre de couches exfoliées n'est pas aisé avec cette méthode.
4. Applications du graphène exfolié
Si la technique d'exfoliation convient à certaines applications, telles que la microélectronique, l'optoélectronique et le contrôle thermique, de nombreuses autres applications requièrent des surfaces plus importantes et un graphène de haute qualité présentant peu de défauts structurels.
Il est donc nécessaire de développer d'autres méthodes de synthèse, comme la CVD.
5. La CVD pour la production à grande échelle
La CVD est apparue comme une méthode prometteuse pour la production à grande échelle de graphène. Grâce aux nombreuses techniques de dépôt en phase vapeur, la production de graphène à grande échelle devient une tendance normale dans la technologie et l'industrie.
Toutefois, si l'on compare les propriétés du graphène produit par CVD à celles du graphène exfolié, ce dernier présente toujours une meilleure qualité.
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