Graphen kann in der Tat künstlich hergestellt werden, vor allem durch eine Methode, die als chemische Gasphasenabscheidung (CVD) bekannt ist. Mit dieser Technik lässt sich hochwertiges Graphen in großem Maßstab herstellen.
Kann Graphen künstlich hergestellt werden? Die 4 wichtigsten Methoden werden erklärt
1. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD-Verfahren)
Das CVD-Verfahren ist für die Synthese von Graphen von zentraler Bedeutung. Dabei wird ein kohlenstoffhaltiges Gas, z. B. Methan, bei hohen Temperaturen auf einem katalytischen Substrat wie Kupfer oder Nickel zersetzt. Die Kohlenstoffatome rekombinieren dann und bilden Graphenschichten auf der Oberfläche des Substrats. Diese Methode ermöglicht die Herstellung großflächiger Graphenschichten mit kontrollierbarer Dicke und hoher Qualität.
2. Industrielle Anwendungen und Skalierbarkeit
Die Skalierbarkeit der Graphenherstellung durch CVD wurde durch die erfolgreiche Synthese von großflächigen Graphenschichten nachgewiesen. Techniken wie Batch-to-Batch- (B2B) und Rolle-zu-Rolle- (R2R) Verfahren wurden entwickelt, um den Durchsatz und die Automatisierung der Graphenproduktion zu verbessern. Diese Verfahren ermöglichen die Herstellung von Graphenschichten mit praktisch unbegrenzter Länge, die sich für industrielle Anwendungen wie Elektronik, Optoelektronik und Energiespeicher eignen.
3. Qualität und Kontrolle
Die Aufrechterhaltung einer hohen Qualität von synthetisiertem Graphen ist von entscheidender Bedeutung, insbesondere für Anwendungen, die geringe strukturelle Defekte und einheitliche Eigenschaften erfordern. Das CVD-Verfahren ermöglicht eine genaue Kontrolle der Synthesebedingungen, einschließlich Gasmengen, Druck, Temperatur und Dauer, die sich direkt auf die Qualität des hergestellten Graphens auswirken. Dieses Maß an Kontrolle gewährleistet, dass das hergestellte Graphen den strengen Anforderungen der verschiedenen Anwendungen entspricht.
4. Alternative Methoden und Grenzen
Während die CVD die vielversprechendste Methode für die Graphenproduktion in großem Maßstab ist, wurden auch andere Verfahren wie die mechanische Exfoliation eingesetzt. Diese Methoden sind jedoch nur begrenzt in der Lage, großflächiges Graphen in gleichbleibender Qualität herzustellen, und eignen sich eher für Experimente im Labormaßstab oder für Anwendungen im kleinen Maßstab.
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