مدتی است که بررسی روشهای ساخت و مطالعه خواص گرافین توجه بسیاری از محققان را به خود اختصاص داده است. گرافین به خاطر دارا بودن خواص فیزیکی منحصر به فرد از جمله رسانایی الکتریکی بسیار بالا مورد توجه است. با توجه به کاربردهای فراوانی که این ماده میتواند در صنعت داشته باشد، تولید آن در مقیاس وسیع یکی از مهمترین چالشهاست. اخیرا گروهی از محققان به سادگی موفق به ساخت این ماده با ارزش در مقیاس وسیع شدهاند.
این روش را در خانه امتحان نکنید چون به احتمال زیاد موفق نخواهید شد و علاوه بر این مخلوطکن دیگر قابلاستفاده نخواهد بود. اما به تازگی در اطلاعات تکمیلی یک مقاله علمی دستور ساخت گرافین در مقیاس وسیع با استفاده از مخلوطکن ارائه شده است.
ورقههای کربن باریکترین و قویترین مواد در دنیا هستند؛ از نظر الکتریکی رسانا و بسیار منعطفاند. بسیاری از محققان- از جمله جاناتان کولمن (Jonathan Coleman) در کالج تریتینی دوبلین – به دنبال روشهایی برای تولید لایههای گرافینی با کیفیت بالا و در مقیاس وسیع هستند.
آنطور که در مجله Nature Materials گزارش شده، تیمی به رهبری کولمن توضیح میدهند که چطور با به کارگیری یک مخلوط کن آشپزخانه با توان بالا (400 وات) و افزودن نیملیتر آب، 25-10 میلیلیتر مواد شستشودهنده و 50-20 گرم پودر گرافیت (که به آسانی در نوک مدادها یافت میشود) موفق به تولید گرافین شدهاند. آنها مخلوطکن را به مدت 30-10 دقیقه به کار گرفته و نتیجه اینکه: مقدار بسیار زیادی ورقههای گرافینی با اندازه میکرومتر که در آب غوطهور بودند بدست آوردند.
در حقیقت، دستور ساخت با استفاده از مخلوطکن به عنوان نوعی حُقه بعدها به بررسی آنها اضافه شد و این گروه در ابتدا گرافین را در یک مخلوطکن صنعتی تولید کردند.
کلمن میگوید این مثال نشان میدهد که روش جدید او برای تولید گرافین در مقیاس صنعتی چقدر مفید خواهد بود. توماس سوان (Thomas Swan) امیدوار است که تا آخر امسال گرافین را در مقیاس چند کیلوگرم تولید کنند، و آن را به صورت پودر خشکشده و یا به صورت مایعی که میتوان آن را بر روی مواد دیگر اسپری کرد به فروش برسانند.
آندره فراری(Andrea Ferrari)، یکی از متخصصان در زمینه گرافین در دانشگاه کمبریج میگوید: «این گام باشکوهی است به سوی تولید ارزان و با کیفیت گرافین». او میافزاید: «کیفیت این ماده تقریبا برابر با بهترین نوع کیفیت گزارش شده در مقالهها است، اما با آهنگ تولید صدهزار بار سریعتر از قبل».
آندره جیم(Andre Geim) و کاستیا نووسلوف (Kostya Novoselov)
از دانشگاه منچستر، در این زمینه نیستند. هیچکدام از این نمونههای گرافین به بزرگی ورقههای گرافینی در ابعاد متر که امروزه با استفاده از روش تبخیر به صورت اتم به اتم رشد داده میشوند نیستند. با این وجود سوالی که هنوز پا بر جاست این است که چگونه میتوان گرافین را در مقیاس وسیع تولید کرد.
اگرچه صدها تن گرافین هر ساله با کیفیتهای متغیر تولید میشود- و شما به راحتی میتوانید آن را به صورت آنلاین خریداری کنید – اما بسیاری از ورقههای گرافینی قابل فروش حاوی مقادیر زیادی ناخالصی و نواقصی هستند که رسانندگی و دیگر خواص آنها را تحت تاثیر قرار میدهند. کلمن در اینباره میگوید:«اغلب شرکتها چیزی را میفروشند که من حتی نمیتوانم اسم آن را گرافین بگذارم».
روش استفاده از مخلوطکن ورقههای کوچکی را تولید میکند که برخی از آنها به طور متوسط چهار یا پنج لایه ضخامت دارند، اما به طور آشکاری بدون هیچ ناخالصی هستند – به این معنا که از نظر الکتریکی به شدت رسانا هستند. کلمن بر این باور است که مخلوط کن نیروی برشی را در مایع القا میکند که برای جداکردن اتمهای کربن از تکههای بزرگ گرافیت قدرت کافی را دارد.
استفاده از مخلوطکنهای آشپزخانه تنها روش تولید ورقههای گرافینی با کیفیت بالا نیستند. فراری هنوز گمان میکند که با استفاده از فراصوت برای شکافتن گرافیت میتوان در بعضی موارد مواد بهتری را بدست آورد.
منبع:http://blogs.nature.com/news/2014/04/how-to-make-graphene-in-a-kitchen-blender.html