Les méthodes de préparation du graphène peuvent être classées en deux catégories : les méthodes "descendantes" et les méthodes "ascendantes".
L'approche "descendante" implique l'exfoliation du graphite.
L'approche "ascendante" implique la croissance du graphène à partir de sources de carbone gazeux, principalement par dépôt chimique en phase vapeur (CVD).
4 méthodes clés expliquées
1. Méthodes descendantes
La méthode "descendante" implique principalement l'exfoliation mécanique ou chimique du graphite pour isoler les couches de graphène.
Cette méthode est souvent utilisée pour produire des poudres et des nanoparticules de graphène.
Ces produits sont largement utilisés dans des applications telles que le stockage de l'énergie, les composites polymères, les revêtements et la gestion thermique.
L'approche "descendante" est avantageuse en raison de sa simplicité et de sa capacité à produire du graphène sous forme de poudre, qui peut être facilement dispersée dans divers milieux.
2. Méthodes ascendantes
La méthode "ascendante", en particulier le dépôt en phase vapeur (CVD), est la technique la plus populaire et la plus pertinente sur le plan industriel pour produire du graphène de haute qualité.
La CVD implique la décomposition d'un gaz contenant du carbone à haute température sur un substrat métallique, suivie d'un processus de refroidissement qui permet aux atomes de carbone de former des couches de graphène à la surface.
Cette méthode permet de produire des films de graphène uniformes et de grande surface, qui sont essentiels pour les applications électroniques.
Le procédé CVD nécessite un contrôle minutieux des paramètres tels que les volumes de gaz, la pression, la température et la durée afin de garantir la qualité du graphène produit.
De récentes avancées dans le domaine du dépôt en phase vapeur, telles que l'utilisation de feuilles de cuivre et les procédés de rouleau à rouleau (R2R), ont permis la production en masse de films de graphène d'une longueur pratiquement illimitée et d'une largeur limitée, ce qui en fait un procédé adapté aux applications industrielles à grande échelle.
3. Sublimation du carbure de silicium (SiC)
La sublimation du SiC est une méthode coûteuse qui consiste à chauffer le SiC à des températures élevées pour éliminer le silicium et laisser une couche de graphène.
4. Exfoliation mécanique
L'exfoliation mécanique, démontrée par Geim et Novoselov, est principalement utilisée pour les études fondamentales et la recherche en raison de son échelle limitée.
En résumé, la préparation du graphène fait appel à diverses méthodes, chacune ayant ses propres avantages et limites.
Le choix de la méthode dépend de l'application souhaitée et de l'échelle de production requise.
La CVD est la méthode la plus prometteuse pour la production à grande échelle de graphène de haute qualité, en particulier pour les applications électroniques.
Les méthodes "descendantes" sont plus adaptées aux applications nécessitant du graphène sous forme de poudre ou de nanoparticules.
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