طريقة إنتاج الجرافين

1، طريقة التجريد الميكانيكية
طريقة التجريد الميكانيكية هي طريقة للحصول على مواد الجرافين ذات الطبقة الرقيقة باستخدام الاحتكاك والحركة النسبية بين الأشياء والجرافين. هذه الطريقة سهلة التشغيل، وعادةً ما يحتفظ الجرافين الناتج ببنية بلورية كاملة. في عام 2004، استخدم عالمان بريطانيان شريطًا شفافًا لتقشير الجرافيت الطبيعي طبقة تلو الأخرى للحصول على الجرافين، والذي تم تصنيفه أيضًا على أنه طريقة تجريد ميكانيكية. كانت هذه الطريقة تعتبر في السابق غير فعالة وغير قادرة على الإنتاج الضخم.
في السنوات الأخيرة، حققت الصناعة الكثير من ابتكارات البحث والتطوير في طرق إنتاج الجرافين. في الوقت الحاضر، تغلبت العديد من الشركات في شيامن وقوانغدونغ والمقاطعات والمدن الأخرى على اختناق الإنتاج المتمثل في تحضير الجرافين منخفض التكلفة على نطاق واسع، باستخدام طريقة التجريد الميكانيكية لإنتاج الجرافين صناعيًا بتكلفة منخفضة وجودة عالية.

2. طريقة الأكسدة والاختزال
طريقة الأكسدة والاختزال هي أكسدة الجرافيت الطبيعي باستخدام الكواشف الكيميائية مثل حامض الكبريتيك وحمض النيتريك والمواد المؤكسدة مثل برمنجنات البوتاسيوم وبيروكسيد الهيدروجين، وزيادة التباعد بين طبقات الجرافيت، وإدخال الأكاسيد بين طبقات الجرافيت لتحضير أكسيد الجرافيت. بعد ذلك، يتم غسل المادة المتفاعلة بالماء، وتجفيف المادة الصلبة المغسولة عند درجة حرارة منخفضة لتحضير مسحوق أكسيد الجرافيت. تم تحضير أكسيد الجرافين عن طريق تقشير مسحوق أكسيد الجرافيت عن طريق التقشير الفيزيائي والتمدد بدرجة حرارة عالية. وأخيرا، تم اختزال أكسيد الجرافين بالطريقة الكيميائية للحصول على الجرافين (RGO). هذه الطريقة سهلة التشغيل وذات إنتاجية عالية ولكن جودة المنتج منخفضة [13]. تستخدم طريقة الأكسدة والاختزال أحماض قوية مثل حمض الكبريتيك وحامض النيتريك، وهو أمر خطير ويتطلب الكثير من الماء للتنظيف، مما يؤدي إلى تلوث بيئي كبير.

يحتوي الجرافين المحضر بطريقة الأكسدة والاختزال على مجموعات وظيفية غنية بالأكسجين وسهل التعديل. ومع ذلك، عند تقليل أكسيد الجرافين، من الصعب التحكم في محتوى الأكسجين في الجرافين بعد التخفيض، وسيتم تقليل أكسيد الجرافين بشكل مستمر تحت تأثير الشمس وارتفاع درجة الحرارة في النقل والعوامل الخارجية الأخرى، وبالتالي جودة منتجات الجرافين غالبًا ما يكون الإنتاج بطريقة الأكسدة والاختزال غير متسق من دفعة إلى أخرى، مما يجعل من الصعب التحكم في الجودة.
في الوقت الحاضر، كثير من الناس يخلطون بين مفاهيم أكسيد الجرافيت وأكسيد الجرافين وأكسيد الجرافين المخفض. أكسيد الجرافيت بني وهو عبارة عن بوليمر من الجرافيت وأكسيد. أكسيد الجرافين هو منتج يتم الحصول عليه عن طريق تقشير أكسيد الجرافيت إلى طبقة واحدة أو طبقة مزدوجة أو طبقة قليلة، ويحتوي على عدد كبير من المجموعات التي تحتوي على الأكسجين، لذلك فإن أكسيد الجرافين غير موصل وله خصائص نشطة، مما سيقلل بشكل مستمر وإطلاق غازات مثل ثاني أكسيد الكبريت أثناء الاستخدام، خاصة أثناء معالجة المواد ذات درجات الحرارة العالية. يمكن تسمية المنتج بعد تقليل أكسيد الجرافين بالجرافين (أكسيد الجرافين المخفض).

3. (كربيد السيليكون) طريقة SiC الفوقي
تتمثل الطريقة الفوقية لـ SiC في تسامي ذرات السيليكون بعيدًا عن المواد وإعادة بناء ذرات C المتبقية عن طريق التجميع الذاتي في بيئة ذات فراغ عالي للغاية ودرجة حرارة عالية، وبالتالي الحصول على الجرافين بناءً على ركيزة SiC. يمكن الحصول على جرافين عالي الجودة بهذه الطريقة، لكن هذه الطريقة تتطلب معدات أعلى.