La exfoliación del grafeno implica varios métodos, cada uno con características y aplicaciones únicas.
Explicación de 4 métodos clave
1. Exfoliación en fase líquida
La exfoliación en fase líquida utiliza un disolvente con la tensión superficial adecuada para estabilizar los copos de grafeno producidos a partir de grafito a granel.
Este proceso suele utilizar disolventes no acuosos como la n-metil-2-pirrolidona (NMP) o soluciones acuosas con tensioactivos añadidos.
La energía para la exfoliación se proporciona inicialmente mediante sonicación por ultrasonidos, pero cada vez se utilizan más fuerzas de cizallamiento elevadas.
El rendimiento suele ser bajo, lo que obliga a recurrir a la centrifugación para aislar los copos de grafeno monocapa y de pocas capas.
2. Sublimación controlada del SiC
La sublimación controlada de SiC es un método utilizado principalmente en la industria electrónica para producir grafeno epitaxial.
Este proceso implica la descomposición térmica de un sustrato de SiC en un vacío ultraalto, utilizando un haz de electrones o un calentamiento resistivo.
Tras la desorción del silicio, el exceso de carbono en la superficie se reorganiza para formar una red hexagonal.
Sin embargo, este método es costoso y requiere cantidades significativas de silicio para su producción a gran escala.
3. Deposición química en fase vapor (CVD)
La deposición química en fase vapor (CVD) es un método versátil que utiliza sustratos de crecimiento y una fuente de gas hidrocarburo.
Puede conseguirse mediante difusión y segregación de carbono en metales con alta solubilidad de carbono, como el níquel, o mediante adsorción superficial en metales con baja solubilidad de carbono, como el cobre.
El CVD es especialmente prometedor para producir grandes áreas de grafeno monocapa de alta calidad y es relativamente barato.
4. Exfoliación mecánica
La exfoliación mecánica, célebremente demostrada por Geim y Novoselov, consiste en desprender capas de grafeno del grafito utilizando cinta adhesiva.
Este método se utiliza principalmente para estudios fundamentales e investigación debido a su limitada escalabilidad e incapacidad para controlar el número de capas exfoliadas.
Cada uno de estos métodos tiene sus ventajas e inconvenientes, y la elección del método depende de los requisitos específicos de la aplicación, como la necesidad de grafeno de gran superficie y alta calidad con defectos mínimos.
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