グラフェンの作製にはいくつかの方法があり、それぞれに独自の利点と限界がある。
主な方法には、機械的剥離、化学気相成長(CVD)、液相剥離、SiCの制御昇華などがある。
なかでもCVDは、エレクトロニクスやセンサーなどの高度な用途に適した高品質のグラフェンを製造できることで注目されている。
グラフェンを製造する4つの方法とは?
1.機械的剥離
この方法では、粘着テープなどの技術を用いて、バルクのグラファイトからグラフェンの層を物理的に剥離する。
高品質のグラフェンを製造できる簡便な方法であるが、収率が低く、大面積のグラフェンを製造できないため、工業生産には拡張できない。
2.化学気相成長法(CVD)
CVDは、高品質のグラフェン膜を製造するために広く用いられている方法である。
ニッケルや銅などの基板上に炭素原子を高温で蒸着させる。
炭素源は通常、炭化水素ガスである。
CVD法が有利なのは、大面積で均一、かつ欠陥の少ない高品質のグラフェンが得られるからである。
この方法は、エレクトロニクスやセンサーなど、高性能が要求される用途に特に適している。
3.液相剥離法
この手法では、グラファイトを溶媒に分散させ、エネルギー(超音波処理または高せん断力など)を加えてグラフェン層を分離する。
溶媒の選択や界面活性剤の添加は、生成するグラフェンの品質や収率に影響を与える。
この方法は比較的シンプルでコスト効率が高いが、グラフェンの収率は一般的に低く、目的のグラフェン薄片を単離するためには遠心分離などの後処理が必要になることが多い。
4.SiCの制御昇華
この方法では、超高真空中で炭化ケイ素(SiC)を熱分解し、エピタキシャルグラフェンを生成する。
このプロセスは複雑で高価であり、大量のSiCと特殊な装置を必要とする。
高品質のグラフェンを製造できるものの、拡張性とコストの点から、大規模な応用には不向きである。
まとめると、グラフェン作製法の選択は、希望する用途と生産規模によって決まる。
CVD法は、特にエレクトロニクスやセンサー用途において、高品質で大面積のグラフェンを製造する有望な方法として際立っている。
機械的剥離や液相剥離のような他の方法は、実験室規模の生産や、グラフェン粉末やナノ粒子が必要な特定の用途に適している。
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