Разработана технология, подходящая для производства листов графена в промышленных масштабах

Одной из проблем, которая препятствует широкому внедрению использования графена в электронике и других областях, является отсутствие подходящей технологии, позволяющей производить материал высокой чистоты в промышленных (рулонных) масштабах. Но недавно исследователям из Массачусетского технологического института удалось найти решение описанной выше проблемы. Разработанная ими технология уже позволяет производить заказные графеновые мембраны для установок опреснения воды, очищения воды от биологических примесей и т.п. А при должной доработке эта технология позволит производить листы высококачественного графена, из которых будут делаться транзисторы и другие элементы электронных чипов следующих поколений.

Графен — это сверхлегкий, сверхпрочный и прозрачный материал, обладающий целым рядом других уникальных свойств. Он представляет собой форму углерода, кристаллическая решетка которого имеет одноатомную толщину. По структуре графен напоминает миниатюрную «железную сетку» со столь малыми ячейками, что через низ не могут просочиться одни из самых маленьких атомов — атомы гелия. Таким образом, сделав в графеновой пленке отверстия заданного размера, можно получить мембрану, эффективно фильтрующую только молекулы определенного типа.

Проблемой производства графена является то, что этот материал буквально выращивается при очень особых условиях, и организовать непрерывное производство графеновой ленты с шириной, при которой этот материал можно свернуть в рулон, достаточно проблематично. Однако, как уже упоминалось выше, ученые из Массачусетского технологического институт разработали технологию и воплотили ее в виде экспериментальной установки, способной производить графеновые ленты, длиной до 10 метров со скоростью 5 сантиметров в секунду.

Для производства графена используется достаточно обычный метод осаждения из паровой фазы. Графеновая пленка выращивается на медной фольге, лента которой проходит через две трубы. В первой трубе фольга нагревается до температуры, идеально подходящей для синтеза графена, а среда во второй трубе обеспечивает необходимое соотношение метана и водорода. И когда газовая смесь соприкасается с нагретой медной фольгой, на ее поверхности начинает формироваться графен.

Графен начинает формироваться в виде отдельных разрозненных «островков», которые становятся все больше и больше пока не соприкасаются и объединяются в одну непрерывную ленту. После выхода фольги со слоем графена из недр реактора, она покрывается полимером, при помощи которого графеновая пленка отделяется от поверхности фольги и который служит основой графеновой мембраны.

Исследователи проверили графеновые мембраны, используя водные растворы различных солей и других молекул. Эти испытания показали, что графен, изготовленный новым способом, ни в чем не уступает графену, полученному при помощи обычных мелкосерийных и лабораторных способов.

Единственным недостатком нового метода является необходимость разделения графена и полимерной основы, за счет наличия которой этот материал можно скатать в рулон. Но разработать процедуру автоматического разделения не составит никакого труда и это будет сделано в самом ближайшем времени.

Источник: www.dailytechinfo.org