El método de exfoliación química para la síntesis de grafeno es laexfoliación en fase líquida. Este método implica el uso de energía para exfoliar el grafito a granel dentro de un disolvente con la tensión superficial adecuada para estabilizar el grafeno resultante. El disolvente suele ser no acuoso, como la n-metil-2-pirrolidona (NMP), o puede ser acuoso con la adición de un tensioactivo. La energía para la exfoliación la proporciona inicialmente la sonicación por ultrasonidos, pero cada vez se utilizan más las fuerzas de cizallamiento elevadas. El rendimiento de este proceso suele ser bajo, en torno a un pequeño porcentaje, lo que hace necesario el uso de la centrifugación para obtener una fracción significativa de copos de grafeno monocapa y de pocas capas en la suspensión final.
Explicación:
- Selección del disolvente: La elección del disolvente es crucial, ya que debe tener la tensión superficial adecuada para estabilizar los copos de grafeno. Se suelen utilizar disolventes no acuosos como el NMP, pero las soluciones acuosas también pueden ser eficaces si se añade un tensioactivo para evitar la agregación.
- Aporte de energía: Inicialmente, la sonicación por ultrasonidos era el principal método utilizado para proporcionar la energía necesaria para la exfoliación. Este método consiste en exponer la mezcla de grafito y disolvente a ondas sonoras de alta frecuencia, que crean burbujas de cavitación que se colapsan y generan una alta energía localizada, exfoliando así el grafito y convirtiéndolo en grafeno. Sin embargo, las fuerzas de cizallamiento elevadas, como las generadas en la mezcla a alta velocidad o en dispositivos microfluídicos, son cada vez más populares debido a su potencial para una exfoliación más controlada y eficiente.
- Aumento del rendimiento: Debido al bajo rendimiento del proceso de exfoliación, se emplea la centrifugación para separar los copos de grafeno monocapa y de pocas capas deseados del material a granel y de los copos multicapa de mayor tamaño. Este paso es fundamental para obtener una suspensión con una alta concentración de los copos de grafeno deseados.
Corrección y revisión:
La información proporcionada es exacta y se ajusta a los procesos típicos de exfoliación de grafeno en fase líquida. El método descrito está bien establecido y es particularmente útil para producir grafeno de manera escalable, aunque la calidad eléctrica del grafeno producido puede no ser tan alta como la obtenida con otros métodos como la deposición química en fase vapor (CVD). La descripción del proceso, incluido el uso de distintos disolventes y aportes de energía, es coherente con los conocimientos científicos y las prácticas actuales en este campo.
