Vaxning tillvägagångssätt för att göra grafen är en krusning framgång

0
18

Metoden efterliknar tejp exfoliering för att producera hög kvalitet grafen på en stor skala

Forskare har utvecklat en ny teknik med persiska vax, som traditionellt används för hårborttagning, för att exfoliera en grafit ytan och pressa ut stora mängder av exceptionellt enhetlig grafen.

Grafen består av en atom tjockt lager av kol, och i sin perfekta kristallin form, det är den starkaste och mest ledande material i världen. Just nu, det vanligaste sättet för grafenproduktion i stor skala är att tillverka det som en spridning i lösning – men brister i strukturen är nästan oundvikligt att använda denna metod, vilket minskar styrkan i materialet och hämmar dess ledningsförmåga. Den resulterande grafen också tenderar att aggregera enkelt, och måste vara noggrant avgränsade.

Med inspiration från kosmetiska hår, vaxning, Paolo Samorì och hans team vid Universitetet i Strasbourg, Frankrike, har dragit igång ett nytt sätt att göra stora mängder av hög kvalitet grafen som helt överträffar tidigare metoder. Allt de behövde var en generös portion av persiska vax och en tre-roll bruk.

“Vi valde persiska vax eftersom det är enkelt att tillaga, billiga, icke-giftiga och lätt att ta bort efteråt,’ Samorì kommentarer. Persiska vax är en tjock, klibbig substans som oftast tillagas genom att blanda socker med vatten och citronsaft. Det kan appliceras på huden utan att smälta, torka, för att sedan snabbt lurade att ta bort hår. “Tre-roll bruk är en maskin med tre rullar roterar i motsatta riktningar vid olika hastigheter. Det är som typiskt används i farmaci för att göra tandkräm och läppstift, och också att bearbeta plast och gummi. Den persiska vax gör att den rullar klibbiga”, förklarar han. När grafit folie matas genom den klibbiga rullar rip off smidig, enhetlig, enda atom tjock flagor av grafen.

Källa: © Paolo Samorì/Universitetet i Strasbourg

Persiska vax sprids på en tre-roll mill gör det självhäftande. Detta klibbiga ytan kan exfoliera grafenet ur en bit grafit, folie matas genom kvarnen

Deras metod är baserad på Scotch-tejp-metoden, som är känt som det enklaste sättet att göra hög kvalitet grafen. Brukar man göra på en liten skala i ett labb, denna metod kan även göras hemma – det är bara att ta en bit grafit och en bit tejp, och upprepade gånger dra bort tejpen från ytan. Detta resulterar i gradvis tunnare lager, så småningom leder till en enda, enhetlig lager av kol.

“Den enda skillnaden är att vår teknik möjliggör massproduktion av grafen. Scotch-tejp-metoden är mycket tidskrävande, och du får bara en begränsad mängd material. Det är helt enkelt inte tillämpliga på en industriell skala,’ Samorì säger.

Rahul Nair, professor i materialfysik vid Nationella Grafen Institutet i Manchester, STORBRITANNIEN, ser en potential i den persiska vax-metoden. “Jag är förvånad över att se forskare att få inspiration från kroppen hår vaxning för att producera hög kvalitet grafen”, säger han. “Det var känt att mekaniskt exfoliating grafit med Scotch-tejp ger högst kvalitet av grafen, men det var alltid trott att detta var inte skalbar för stora grafen produktion. Samorí och hans kollegor har förändrat denna bild.’

Nair är glada över att se ett så miljövänligt och skalbar metod för att göra hög kvalitet grafen, men tillägger att mer forskning behövs innan grafen forskare kan sätta tekniken att använda. Samorí säger också att de behöver för att ytterligare optimera processen innan den kan användas i praktiken. “Vi måste hitta ett sätt att få en egen maskin för att göra det möjligt att bättre styra olika parametrar såsom hastighet och temperatur rullar.’

Referenser

En Aliprandi et al, Chem. Commun., 2019, DOI: 10.1039/c9cc01822k

Thomas Foley