El proceso de síntesis del grafeno consiste principalmente en la deposición química de vapor (CVD).
Este método hace crecer películas de grafeno de alta calidad sobre diversos sustratos, en particular metales de transición como el níquel y el cobre.
El CVD es el método preferido para producir películas de grafeno uniformes y de gran superficie, adecuadas para aplicaciones industriales.
¿Cuál es el proceso de síntesis del grafeno? Explicación de los 5 pasos clave
1. Catalizador y sustrato
El proceso comienza con un catalizador, normalmente cobre o níquel, que se utiliza como sustrato.
Estos metales se eligen por su capacidad para interactuar con los átomos de carbono durante el proceso de deposición.
El cobre, por ejemplo, tiene una baja solubilidad en carbono, lo que permite la formación de grafeno monocapa mediante adsorción superficial.
El níquel tiene una alta solubilidad de carbono, lo que facilita la difusión y segregación de átomos de carbono.
2. Gases portadores y material de alimentación
El catalizador se expone a gases portadores, normalmente hidrógeno o argón, y a un material de alimentación como el metano.
Estos gases se introducen en la cámara de reacción, donde se descomponen a altas temperaturas, liberando átomos de carbono.
3. Condiciones de crecimiento
La temperatura, la presión y la duración de la reacción son parámetros críticos que deben controlarse con precisión para garantizar la calidad y uniformidad de la película de grafeno.
Los átomos de carbono del metano descompuesto se difunden en el sustrato metálico y luego precipitan como grafeno durante el proceso de enfriamiento.
4. Enfriamiento y transferencia
Tras la fase de crecimiento, el sistema se enfría, lo que hace que el grafeno se forme en la superficie del metal.
A continuación, el grafeno se transfiere al sustrato deseado utilizando métodos que eviten la contaminación y el daño de la delicada película.
5. Aplicaciones industriales
El método CVD, especialmente el que utiliza láminas de cobre, se ha industrializado para la producción a gran escala de películas de grafeno.
Se han desarrollado técnicas como los procesos lote a lote (B2B) y rollo a rollo (R2R) para optimizar el rendimiento y conseguir películas de grafeno de gran anchura y longitud.
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