그래핀 생산에는 여러 가지 방법이 있으며, 각 방법에는 고유한 장점과 한계가 있습니다.
그래핀 생산의 4가지 주요 방법
1. 화학 기상 증착(CVD)
화학 기상 증착(CVD)은 고품질 그래핀을 대규모로 생산하는 데 가장 널리 사용되는 방법입니다.
이 공정에서 그래핀은 일반적으로 구리나 니켈과 같은 금속 기판 위에서 성장합니다.
탄화수소 가스(보통 메탄)를 고온으로 가열하여 탄소와 수소 원자로 분해합니다.
그런 다음 탄소 원자는 금속 기판에 결합하고 시스템이 냉각되면서 재배열되어 그래핀 층을 형성합니다.
CVD는 확장성과 고품질의 그래핀을 생산할 수 있다는 점에서 선호됩니다.
배치 투 배치(B2B) 또는 롤 투 롤(R2R) 공정과 같은 기술은 처리량을 더욱 향상시키고 더 큰 크기의 그래핀 필름을 얻을 수 있습니다.
2. 기계적 박리
기계적 박리에는 접착 테이프를 사용하여 벌크 흑연에서 그래핀 층을 벗겨내는 것이 포함됩니다.
이 방법은 Geim과 Novoselov에 의해 개척되었습니다.
고품질 그래핀을 생산할 수 있지만 수율이 낮고 대면적 그래핀을 생산할 수 없기 때문에 산업 생산에는 확장성이 떨어집니다.
3. 액상 박리
이 방법에서는 벌크 흑연을 용매에 분산시키고 초음파 등의 고에너지를 가해 그래핀 층을 분리합니다.
용매는 그래핀 플레이크를 안정화하기 위해 적절한 표면 장력을 가져야 합니다.
이 방법은 대량 생산에 사용할 수 있지만, 생산된 그래핀의 품질은 일반적으로 CVD 또는 기계적 박리법에 비해 전기적 특성 측면에서 낮습니다.
4. 실리콘 카바이드(SiC)의 승화
이 기술은 초고진공 상태에서 SiC를 고온으로 가열하여 실리콘을 승화시키고 SiC 표면에 그래핀 층을 남기는 방식입니다.
이 방법은 고품질 그래핀을 생산할 수 있지만 비용이 많이 들고 상당한 양의 SiC가 필요하기 때문에 대규모 생산에는 적합하지 않습니다.
이러한 각 방법에는 장점과 한계가 있으며, 현재 산업 분야에서는 품질, 확장성, 비용 효율성의 균형으로 인해 CVD가 주도하고 있습니다.
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