그래핀은 다양한 방법으로 합성할 수 있습니다.
각 방법에는 고유한 장단점이 있습니다.
방법의 선택은 종종 그래핀의 용도에 따라 달라집니다.
그래핀의 합성 방법에는 어떤 것이 있을까요? 5가지 핵심 기술 설명
1. 화학 기상 증착(CVD)
CVD는 대면적의 균일한 그래핀 필름을 합성하는 데 널리 사용되는 방법입니다.
이 기술은 니켈(Ni) 또는 구리(Cu)와 같은 전이 금속을 사용하는 기판 위에 그래핀 필름을 성장시키는 것을 포함합니다.
이 공정에는 일반적으로 메탄과 같은 탄소 함유 가스를 고온에서 분해하는 과정이 포함됩니다.
그런 다음 탄소 원자는 금속 기판으로 확산되어 냉각 과정에서 표면에 그래핀으로 침전됩니다.
Li 등은 2009년에 구리 호일에 메탄 CVD를 사용하여 이 방법을 크게 발전시켰으며, 현재는 그래핀 박막의 대규모 산업 생산에 사용되고 있습니다.
CVD 공정은 배치 간(B2B) 또는 롤 투 롤(R2R) 공정을 사용하여 생산 처리량을 늘리고 그래핀 필름의 폭과 길이를 크게 달성하기 위해 더욱 최적화할 수 있습니다.
2. 기계적 박리
Geim과 Novoselov가 개척한 이 방법은 접착 테이프를 사용하여 흑연에서 그래핀 층을 물리적으로 분리하는 것입니다.
이 방법은 고품질 그래핀을 생산할 수 있지만 노동 집약적인 특성과 결과물인 그래핀 플레이크의 작은 크기로 인해 대면적 또는 대량 생산에는 확장할 수 없습니다.
3. 액상 박리
이 방법은 흑연을 액체 매질에 분산시켜 개별 그래핀 시트로 박리하는 방법입니다.
산화 그래핀 환원은 산소를 함유하는 그룹을 가진 화학적으로 변형된 형태의 그래핀인 산화 그래핀을 환원하여 전기적 특성을 복원하는 또 다른 접근 방식입니다.
이 방법은 에너지 저장, 폴리머 복합체 및 코팅과 같은 다양한 응용 분야에 사용되는 그래핀 분말과 나노 입자를 생산할 수 있습니다.
4. 그래핀 산화물 환원(GO)
산화 그래핀 환원은 산소를 함유하는 그룹을 가진 그래핀의 화학적 변형 형태인 산화 그래핀을 환원하여 전기적 특성을 복원하는 또 다른 접근 방식입니다.
이 방법은 에너지 저장, 폴리머 복합체 및 코팅과 같은 다양한 응용 분야에 사용되는 그래핀 분말과 나노 입자를 생산할 수 있습니다.
5. 응용 분야 및 시장 동향
그래핀의 합성 방법 선택은 용도에 따라 크게 달라집니다.
예를 들어, CVD로 성장한 그래핀은 높은 품질과 낮은 결함 수로 인해 고성능 전자기기 및 센서에 선호됩니다.
반면, 일반적으로 하향식 방법으로 생산되는 그래핀 분말 및 나노 입자는 전도성 잉크 및 복합재 첨가제와 같은 응용 분야에 더 적합합니다.
그래핀 시장은 단기 및 중기적으로 나노 입자 및 분말 응용 분야가 주를 이루며 크게 성장할 것으로 예상됩니다.
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