El grafeno puede sintetizarse mediante varios métodos.
Cada método tiene sus propias ventajas e inconvenientes.
La elección del método suele depender de la aplicación prevista del grafeno.
¿Cuáles son los métodos de síntesis del grafeno? Explicación de 5 técnicas clave
1. Deposición química en fase vapor (CVD)
El CVD es un método muy utilizado para sintetizar películas de grafeno uniformes de gran superficie.
Esta técnica consiste en hacer crecer películas de grafeno sobre sustratos que utilizan metales de transición como el níquel (Ni) o el cobre (Cu).
El proceso suele implicar la descomposición de un gas que contiene carbono, como el metano, a altas temperaturas.
A continuación, los átomos de carbono se difunden en el sustrato metálico y precipitan en la superficie en forma de grafeno durante el proceso de enfriamiento.
Li et al. lograron avances significativos en este método en 2009 al utilizar CVD con metano sobre una lámina de cobre, que ahora se utiliza para la producción industrial a gran escala de películas finas de grafeno.
El proceso de CVD se puede optimizar aún más utilizando procesos lote a lote (B2B) o rollo a rollo (R2R) para aumentar el rendimiento de la producción y conseguir películas de grafeno de gran anchura y longitud.
2. Exfoliación mecánica
Este método, del que Geim y Novoselov fueron pioneros, consiste en separar físicamente las capas de grafeno del grafito utilizando cinta adhesiva.
Aunque este método puede producir grafeno de alta calidad, no es escalable para la producción masiva o de gran superficie debido a su naturaleza intensiva en mano de obra y al pequeño tamaño de los copos de grafeno resultantes.
3. Exfoliación en fase líquida
Este método consiste en dispersar grafito en un medio líquido para exfoliarlo en láminas de grafeno individuales.
La reducción del óxido de grafeno es otro método en el que el óxido de grafeno, una forma químicamente modificada del grafeno con grupos que contienen oxígeno, se reduce para restaurar sus propiedades eléctricas.
Estos métodos pueden producir polvos y nanopartículas de grafeno, que se utilizan en diversas aplicaciones como el almacenamiento de energía, los compuestos poliméricos y los revestimientos.
4. Reducción del óxido de grafeno (GO)
La reducción del óxido de grafeno es otro enfoque en el que el óxido de grafeno, una forma químicamente modificada del grafeno con grupos que contienen oxígeno, se reduce para restaurar sus propiedades eléctricas.
Estos métodos pueden producir polvos y nanopartículas de grafeno, que se utilizan en diversas aplicaciones como el almacenamiento de energía, los compuestos poliméricos y los revestimientos.
5. Aplicaciones y tendencias del mercado
La elección del método de síntesis del grafeno depende en gran medida de la aplicación prevista.
Por ejemplo, el grafeno obtenido por CVD es el preferido para la electrónica y los sensores de alto rendimiento por su alta calidad y su bajo número de defectos.
En cambio, los polvos y nanopartículas de grafeno, que suelen producirse por métodos descendentes, son más adecuados para aplicaciones como tintas conductoras y aditivos en materiales compuestos.
Se espera que el mercado del grafeno crezca significativamente, con las aplicaciones de nanopartículas y polvo dominando a corto y medio plazo.
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