Le graphène est principalement synthétisé à l'aide d'une méthode appelée dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
Cette technique consiste à faire croître des films de graphène sur des substrats, en particulier sur des métaux de transition comme le nickel et le cuivre.
Ce procédé est essentiel pour produire un graphène de haute qualité adapté à diverses applications, notamment dans le domaine de l'électronique et des capteurs.
Comment le graphène est-il synthétisé ? 4 méthodes clés expliquées
1. Dépôt chimique en phase vapeur (CVD)
Aperçu du processus : Dans le procédé CVD, le graphène est cultivé sur un substrat en décomposant des gaz contenant du carbone à des températures élevées.
Le substrat, souvent constitué de nickel ou de cuivre, facilite la diffusion des atomes de carbone.
Lorsque le substrat refroidit, ces atomes de carbone précipitent pour former une couche de graphène à sa surface.
Rôle du substrat : Le nickel permet aux atomes de carbone de se diffuser en lui lors d'une exposition à haute température, puis les précipite sous forme de graphène lors du refroidissement.
Le cuivre, quant à lui, est connu pour sa capacité à catalyser la formation de films de graphène de grande surface et de haute qualité.
2. Production à grande échelle
Pertinence industrielle : Le dépôt chimique en phase vapeur est la méthode la plus efficace pour la production de graphène à grande échelle.
Elle implique une réaction contrôlée dans une chambre où les molécules de gaz se combinent pour former un film sur le substrat.
Le processus nécessite un contrôle précis de la température pour garantir la qualité du graphène produit.
Avantages : L'utilisation d'une feuille de cuivre dans le procédé CVD est particulièrement avantageuse en raison de son faible coût et de sa facilité de fabrication, ce qui en fait une méthode idéale pour la production de masse.
3. Qualité et applications
Contrôle de la qualité : Le procédé CVD doit respecter des paramètres stricts concernant les volumes de gaz, la pression, la température et la durée pour garantir un graphène de haute qualité.
Cette qualité est essentielle pour des applications telles que l'électronique de haute performance et les capteurs.
Applications : Le graphène produit par dépôt chimique en phase vapeur est utilisé dans diverses applications, notamment comme matériau anodique conducteur dans les cellules photovoltaïques organiques (OPV) et dans les transistors à effet de champ.
4. Innovations en matière de synthèse
Méthode de piégeage de la vapeur : Cette méthode est utilisée pour synthétiser du graphène monocristallin à gros grain.
Elle implique un flux de gaz spécifique et le positionnement du substrat afin d'optimiser les conditions de croissance.
Croissance à basse température : Des recherches sont en cours pour mettre au point des méthodes de croissance du graphène à des températures plus basses, ce qui permettrait de réduire les coûts et d'élargir les possibilités d'application du matériau.
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