روشی برای تولید گرافن با استفاده از یخ خشک

یک گروه تحقیقاتی موفق شده است با استفاده از یخ خشک، گرافن تولید کند. مزیت این روش در آن است که تولید انبوه گرافن با این روش امکان پذیر بوده و کیفیت گرافن تولید شده بهتر از گرافنی است که از روش اکسیداسیون اسیدی به‌دست آمده است.

یک گروه تحقیقاتی موفق شده است با استفاده از یخ خشک، گرافن تولید کند. مزیت
این روش در آن است که تولید انبوه گرافن با این روش امکان پذیر بوده و کیفیت
گرافن تولید شده بهتر از گرافنی است که از روش اکسیداسیون اسیدی به‌دست آمده
است.

گرافن ماده‌ای است که از گرافیت ایجاد می‌شود که دارای هدایت الکتریکی بالا
بوده و گرما را بهتر از هر ماده شناخته شده دیگری از خود عبور می‌دهد.
پژوهشگران در سراسر دنیا تصور می‌کنند این ماده بتواند انقلابی در کامپیوترها،
ادوات الکترونیکی و پزشکی ایجاد کند اما تولید انبوه این ماده بسیار دشوار است.

اخیرا یک تیم تحقیقاتی در کره جنوبی با همکاری محققانی از دانشگاه کیس وسترن
ریسرو، موفق شدند با استفاده از یخ خشک نانوورقه‌های گرافنی با کیفیت بالا
تولید کنند. نتایج این تحقیق در شماره ۲۶ مارس ۲۰۱۲ نشریه Proceedings of the
National Academy of Sciences به چاپ رسیده است. در این پروژه جونگ بوم بائک
استاد مرکز تحقیقاتی مواد پیشرفته و انرژی سبز از موسسه ملی اولسان شرکت داشته
است.

لیمینگ دای، استاد دانشگاه کیس وسترن ریسرو و نویسنده دیگر مقاله فوق می‌گوید
ما یک روش ارزان و ساده برای تولید گرافن یافتیم. این روش برخلاف روش
اکسیداسیون اسیدی که نیاز به مواد شیمیایی سمی دارد، کاملا عاری از مواد خطرناک
است.

در این روش پژوهشگران گرافیت و دی‌اکسید کربن یخ زده را درون آسیاب گلوله‌ای
ریخته که درون آن مملو از گلوله‌‌هایی از جنس فولاد ضد زنگ است. این آسیاب
به‌مدت دو روز چرخیده و نیروی مکانیکی موجب تورق گرافیت می‌شود. گرافیت‌ها
متورق شده با اسید کربوکسیلیک برهمکنش داده می‌شود تا لبه‌های آن گروه عاملی
کربوکسیل بگیرد. لبه‌های کربوکسیل‌دار موجب می شود تا گرافیت در حلال‌های
پروتیک نظیر آب و متانول قابل انحلال باشد. همچنین این ترکیبات در حلال‌های
آپروتیک قطبی نظیر دی متیل سولفوکسامید نیز حل می‌شوند.

زمانی که گرافیت‌های متورق شده درون حلال متفرق می‌شوند، ورقه‌ها از هم جدا شده
و در نهایت نانو ورقه‌هایی به ضخامت چند لایه ایجاد می‌شوند. برای تست این که
آیا این ماده را می‌توان برای تولید ادوات الکترونیکی استفاده کرد، محققان چند
تکه از آن را به‌صورت ورقه‌هایی به‌هم فشرده در آوردند. نتایج نشان داد که
ورقه‌ای که با این روش به‌دست آمده ۶۸۸ مرتبه رسانای الکتریکی بیشتری نسبت به
ورقه‌ای دارد که با استفاده از اکسیداسیون اسیدی گرافیت تولید شده است.

بعد از این که این ورقه‌ها به‌مدت دو ساعت تا دمای ۹۰۰ درجه سانتیگراد حرارت
داده شد، لبه آنها کربوکسیل زدایی می‌شود که نتیجه آن اتصال ورقه‌های مجاور هم
می‌شود. با استفاده از آمونیاک یا تری‌اکسید سولفور می‌توان لبه‌های این
ورقه‌ها را برای کاربردهای مختلف تغییر داد.