Возможно, в скором времени для производства графена будут не нужны редкие химикаты, катализаторы и дорогое оборудование. Группа физиков из университета штата Канзас (Kansas State University) сообщает о новом способе производства графена. Нужен только углеводородный газ, кислород и свеча зажигания.
Метод крайне прост: камера заполняется смесью газов — ацетилена или этилена и кислорода, с помощью свечи зажигания производится детонация этой взрывоопасной смеси. После остаётся только собрать образовавшийся графен.
Ведущий автор изобретения — профессор физики Крис Соренсен (Chris Sorensen), ему помогали постдок Арджун Непал (Arjun Nepal) и приглашённый специалист Гаджендра Прасад Сингх (Gajendra Prasad Singh).
«Мы обнаружили работающий метод создания графена, — говорит Соренсен. — Наш процесс обладает множеством достоинств, это экономическая целесообразность, возможность масштабирования производства и отсутствие опасных отходов. Возможно, самая яркая особенность процесса — его энергоэффективность. Нужна всего лишь искорка».
Первым шагом команды Соренсена на пути к успеху было получение сажевого аэрозольного углеродного геля. 17-литровая алюминиевая камера заполнялась смесью ацетилена и кислорода, с помощью свечи зажигания производилась детонация в камере. Чёрная копоть от взрыва и была тем самым гелем.
Но дальнейший анализ полученного материала принёс приятный сюрприз — оказалось, что это графен.
«Мы сделали графен благодаря счастливой случайности, — признаётся Соренсен. — Мы не планировали делать графен. Мы хотели сделать аэрозольный гель, и нам повезло».
Некоторые методы создания графена предполагают длительную обработку графита различными химическими веществами, такими как серная кислота, нитрат натрия, перманганат калия или гидразин. При этом необходим строгий контроль температурного режима. Другой метод — нагрев углеводородов до 1000 градусов по Цельсию в присутствии катализаторов.
Это дорогие, энергоёмкие и опасные технологии, в то время как метод команды профессора Соренсена значительно более дёшев и безопасен.
«Реальное очарование нашего эксперимента в том, что мы можем производить граммы, а не миллиграммы графена», — добавляет Непал.
Теперь исследовательская группа, к которой присоединились и новые специалисты, занимается улучшением метода. Основные задачи — улучшить качество получаемого материала и масштабирование лабораторного процесса до промышленного уровня. Разрабатывается оборудование, которое позволит извлекать графен из камеры через секунды, а не минуты после взрыва. По словам Соренсена, это позволит улучшить качество получаемого графена.