グラフェンは、主にその合成や特性改質において、さまざまな変化や反応を起こすことで熱に反応する。熱は、熱分解や化学気相成長（CVD）などのプロセスを通じてグラフェンを製造する際に極めて重要であり、グラフェンの構造的完全性や特性にも影響を及ぼす。
熱によるグラフェンの合成
グラフェンは通常、熱分解によって合成される。熱分解では、炭素系材料を1000℃を超える高温で分解する。このプロセスでは、反応温度を下げ、炭素前駆体からグラフェンを形成する炭素種への分解を促進するために、金属触媒基板が必要となる。また、CVDプロセスでは、触媒表面で炭素前駆体を分解するために加熱が行われ、グラフェン層が形成される。触媒を使用することで、これらの反応のエネルギー障壁が下がり、より管理しやすく制御しやすくなる。グラフェンの構造と特性に対する熱の影響
熱は、グラフェンの構造と特性を変化させる上で重要な役割を果たす。例えば、グラフェンの母体であるグラファイトは酸素に弱く、500℃前後の高温で空気に触れると酸化する。この酸化は、時間の経過とともに質量と構造的完全性を失うことにつながる。制御された環境では、グラファイトは低圧で2450℃までの超高温に耐えることができ、これは高温用途での使用に不可欠である。熱処理は、炭素原子をより整然とした構造に再配列させることで、グラフェンの品質を向上させるためにも用いられる。グラファイト化として知られるこのプロセスでは、炭素材料を不活性雰囲気中で超高温（最高3000℃）に加熱する。この処理によってグラフェン層が整列し、欠陥が減少するため、導電性や機械的強度などの特性が向上する。
グラフェン加熱の課題と留意点
