Νέα μέθοδος παραγωγής γραφενίου υπόσχεται επανάσταση σε chips και μπαταρίες

Μια ομάδα ερευνητών στο Institute of Basic Science της Νότιας Κορέας παρουσίασε μια καινοτόμο τεχνική παραγωγής γραφενίου που μπορεί να αλλάξει ριζικά τον τρόπο με τον οποίο αξιοποιείται αυτό το υλικό. Τα αποτελέσματα της μελέτης δείχνουν ότι η νέα μέθοδος επιτρέπει την ανάπτυξη υμενίων γραφενίου με ιδιότητες εξαιρετικά κοντά στα θεωρητικά τους όρια, συνδυάζοντας αντοχή και ηλεκτρική αγωγιμότητα σε επίπεδα που μέχρι σήμερα θεωρούνταν δύσκολο να επιτευχθούν σε βιομηχανική κλίμακα.

Από την ανακάλυψη του το 2004, το γραφένιο —μια και μόνο στρώση ατόμων άνθρακα σε εξαγωνική διάταξη— έχει κερδίσει τη φήμη «υλικού θαύματος», με δυνατότητα να μετασχηματίσει πολλούς τεχνολογικούς κλάδους. Ωστόσο, η μαζική παραγωγή του χωρίς ατέλειες παραμένει μια πρόκληση. Τα περισσότερα υπάρχοντα συστήματα παραγωγής παρουσιάζουν προβλήματα όπως πτυχώσεις ή μικροατέλειες που περιορίζουν τις ιδιότητές του.

Η κορεατική μέθοδος βασίζεται σε ένα πορώδες, σπογγώδες υπόστρωμα, πάνω στο οποίο το γραφένιο αναπτύσσεται ομοιόμορφα και μπορεί να αποκολληθεί εύκολα, ελαχιστοποιώντας τα συνηθισμένα ελαττώματα. Αυτή η ακρίβεια στην παραγωγή επιτρέπει την επίτευξη τιμών ηλεκτρικής και θερμικής αγωγιμότητας που πλησιάζουν το θεωρητικά μέγιστο, κάτι που θεωρείται κρίσιμο για εφαρμογές σε ηλεκτρονικά υψηλών επιδόσεων.

Το εντυπωσιακό είναι η ταχύτητα: η νέα τεχνική φτάνει ρυθμό παραγωγής 6,2 στρώσεων γραφενίου το δευτερόλεπτο — πάνω από είκοσι φορές ταχύτερα από τις παραδοσιακές μεθόδους. Αυτή η απόδοση ανοίγει τον δρόμο για βιομηχανική εφαρμογή, μειώνοντας δραστικά χρόνους και κόστος.

Ο Yongqiang Meng, συν-συγγραφέας της μελέτης, τόνισε ότι η δυνατότητα προδιαμόρφωσης των μεταλλικών φύλλων που χρησιμοποιούνται στην αρχική φάση επιτρέπει στο γραφένιο να προσαρμόζεται σε πολύπλοκα σχήματα. Αυτό μπορεί να αποδειχθεί ιδιαίτερα σημαντικό για την κατασκευή εξατομικευμένων ηλεκτρονικών συσκευών και κυκλωμάτων, ειδικά σε data centers που σήμερα βρίσκονται στο επίκεντρο λόγω των εξαιρετικά απαιτητικών εφαρμογών τεχνητής νοημοσύνης. Σε τέτοιες εφαρμογές, η θερμική απόδοση και η δυνατότητα μικρογραφίας των εξαρτημάτων είναι καθοριστικής σημασίας.

Η προοπτική χρήσης του γραφενίου δεν περιορίζεται μόνο στα ηλεκτρονικά. Η υψηλή του αγωγιμότητα μπορεί να ενισχύσει σημαντικά την απόδοση των μπαταριών, μειώνοντας τον χρόνο φόρτισης και αυξάνοντας τον κύκλο ζωής τους. Επιπλέον, ως υλικό επικάλυψης για την απαγωγή θερμότητας, θα μπορούσε να βρει εφαρμογή σε ηλεκτρικά οχήματα και σε κινητές συσκευές νέας γενιάς, όπου η αποτελεσματική διαχείριση θερμότητας αποτελεί πρόκληση.

Το επόμενο βήμα για την ερευνητική ομάδα θα είναι η επιβεβαίωση ότι η μέθοδος μπορεί να κλιμακωθεί πέρα από τα εργαστηριακά τεστ και να ενσωματωθεί σε υπάρχουσες γραμμές παραγωγής, χωρίς να χάνεται η ποιότητα του υλικού. Αν το πετύχουν, η τεχνολογία αυτή μπορεί να επιταχύνει την ανάπτυξη μιας νέας γενιάς συσκευών και συστημάτων αποθήκευσης ενέργειας, φέρνοντας το γραφένιο ένα βήμα πιο κοντά στην ευρεία, καθημερινή χρήση.

[via]