CVD石墨烯片简介和市场状况

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有多种生产石墨烯材料的方法,例如石墨的机械剥离,液相剥离和氧化石墨烯(GO)的还原,每种方法都有其自身的优缺点。化学气相沉积(CVD)是一种生产石墨烯的方法,该方法在过去十年中受到了广泛关注,尽管存在一些缺点,但它被认为是制造石墨烯的主要方法,特别是对于高性能电子产品和传感器等应用,因为它可以产生具有低缺陷数和良好均匀性的高质量石墨烯片。

CVD工艺

一般而言,CVD方法基于沉积在基板上的气态反应物。石墨烯在诸如Cu,Pt或Ir的金属表面上生长,然后可以将其与金属分离并转移到特定要求的基材上。当气体在加热的反应室内接触基材时,会发生反应,在基材上形成一层材料膜。该过程可以简单地解释为载有碳的气体,在金属催化剂的存在下,在高温(900–1100°C)下反应,既可以作为分解碳物质的催化剂,又可以作为碳的表面。石墨烯晶核的成核。

如前所述,温度,压力,持续时间等条件会对过程产生重大影响,因此必须仔细监控。

优点和缺点

CVD可以生产高质量的石墨烯,其常见特征可能包括高均质性,不渗透性,高纯度,细晶粒,对层数的良好控制等。但是,CVD还具有几个缺点-设备价格相对较高,有毒气体副产物,并且如前所述,它是一个相当敏感的过程,很容易受到参数变化的影响。需要注意的是,虽然CVD是一个相当昂贵的方法相比其他的方法来生产低质量的石墨烯,它仍然可能是最好的办法(至今),以获得高质量的石墨烯是非常重要的,因为其他的方式来做到这一点甚至更昂贵或复杂。

另外,从基底分离石墨烯(或剥离)是有挑战性的,并且在不损坏石墨烯的结构或不影响材料的性能的情况下很难完成。另一个令人痛苦的任务是在基底上创建均匀的石墨烯层,这在不断证明根本不容易。

为了克服这个问题,目前正在开发一些方法,并且仍在开发中,例如修改气体浓度和采用旋涂方法,但这仍然是一个挑战。然而,尽管面临这些挑战,但必须指出的是,CVD已被广泛认为是生产石墨烯的一种重要且有前途的方法,该方法已经在使用中,一旦取得进一步的进步,将来可能会更加如此。值得注意的是,CVD已经成为许多其他纳米材料的主要制造途径,并且一旦解决当前阻碍其接受的问题取得进展,CVD将被认为是极为普遍的用途。

市场状况

尽管使用CVD方法生产石墨烯无疑是世界上领先的方法之一,但仍受到上述挑战的阻碍。因此,它目前主要限于相对较小的数量,并且主要限于研发和学术用途。

然而,通过CVD方法生产的石墨烯片被用于多种应用中,例如传感器触摸屏加热元件人们相信,一旦发现对价格和CVD石墨烯处理的更好的答案,就会出现更多的应用。

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