Как получить графен в домашних условиях: две секунды в микроволновой печи / Хабр

Содержание

Где взять графит в домашних условиях

Графитовая краска для стен — это красящее средство, в первую очередь является антикоррозионным покрытием и имеет консистенцию жидкого раствора. Изначально вышеупомянутый краситель предназначался для покрытия заготовок из стали, чугуна, алюминия, дерева, бетона, которые эксплуатировались при высоком температурном режиме и подвергались негативному влиянию окружающей среды. В настоящее время данное красящее средство широко используется и в декоративных целях. Сегодня мы рассмотрим данный материал и будет дана инструкция к его применению. Данный материал имеет однородную субстанцию, достаточно легко ложится на любые поверхности, устойчив к повышенной влажности и перепадам температур и, что немаловажно, экологически не опасен и долговечен. В основном это матовое покрытие, но уже появилась и краска графитовый металлик, это значительно расширило ее диапазон применения.




Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.


По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

  • Открыт простой способ получения графена с помощью микроволновки

  • Как можно сделать алмаз в домашних условиях

  • Как сделать алмаз в домашних условиях из графита

  • Науглероживание стали графитом

  • Графитовая смазка и ее применение в авто

  • Как сделать из батарейки

  • Как изготовить графен при помощи блендера

  • Как превратить графит в алмаз в домашних условиях?

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Где взять графит для сварки.

Открыт простой способ получения графена с помощью микроволновки



Войдите , пожалуйста. Хабр Geektimes Тостер Мой круг Фрилансим. Войти Регистрация. Простой способ получения высококачественного графена: две секунды в микроволновой печи Научно-популярное , Энергия и элементы питания , Физика , Химия Волокна графена под сканирующим электронным микроскопом. Чистый графен восстановлен из оксида графена GO в микроволновой печи.

Масштаб 40 мкм слева и 10 мкм справа. Материал обладает высокой прочностью, высокой теплопроводностью и уникальными физико-химическими свойствами. Он демонстрирует максимальную подвижность электронов среди всех известных материалов на Земле. Это делает графен практически идеальным материалом в самых различных приложениях, в том числе в электронике, катализаторах, элементах питания, композитных материалах и т.

Дело за малым — научиться получать качественные слои графена в промышленных масштабах. Химики из Ратгерского университета США нашли простой и быстрый метод производства высококачественного графена путём обработки оксида графена в обычной микроволновой печи. Метод на удивление примитивный и эффективный. Оксид графита — соединение углерода, водорода и кислорода в различных соотношениях, которое образуется при обработке графита сильными окислителями.

Чтобы избавиться от оставшегося кислорода в оксиде графита, а затем получить чистый графен в двумерных листах, нужно приложить значительные усилия. Оксид графита смешивают с сильными щелочами и ещё дальше восстанавливают материал.

В результате получаются мономолекулярные листы с остатками кислорода. Эти листы принято называть оксидом графена GO. Химики испробовали разные способы удаления лишнего кислорода из GO 1 , 2 , 3 , 4 , но восстановленный такими способами GO rGO остаётся сильно неупорядоченным материалом, который далёк по своим свойствам от настоящего чистого графена, полученного методом химического осаждения из газовой фазы ХОГФ или CVD. Даже в неупорядоченной форме rGO потенциально может быть полезен для энергоносителей 1 , 2 , 3 , 4 , 5 и катализаторов 1 , 2 , 3 , 4 , но для извлечения максимальной выгоды от уникальных свойств графена в электронике нужно научиться получать чистый качественный графен из GO.

Химики из Ратгерского университета предлагают простой и быстрый способ восстановления GO до чистого графена, используя секундные импульсы микроволнового излучения. Окисление графита модифицированным методом Хаммерса и растворение его до однослойных хлопьев оксида графена в воде.

Отжиг GO, чтобы материал стал более восприимчив к микроволновому облучению. Облучение хлопьев GO в обычной микроволновой печи мощностью Вт на секунды. Во время этой процедуры GO быстро нагревается до высокой температуры, происходит десорбция кислородных групп и великолепная структуризация углеродной решётки.

Съёмка просвечивающим электронным микроскопом показывает, что после обработки СВЧ-излучателем образуется высокоупорядоченная структура, в которой кислородные функциональные группы практически полностью уничтожены. На изображениях с просвечивающего электронного микроскопа показана структура листов графена со шкалой 1 нм. Слева — однослойный rGO, на котором много дефектов, в том числе функциональные группы кислорода синяя стрелка и дыры в углеродном слое красная стрелка.

По центру и справа — отлично структурированный двуслойный и трёхслойный MW-rGO. Кроме электроники, MW-rGO пригодится в производстве катализаторов: он показал исключительно маленькое значение коэффициента Тафеля при использовании в качестве катализатора при реакции выделения кислорода: примерно 38 мВ на декаду.

Катализатор на MW-rGO также сохранил стабильность в реакции выделения водорода, которая продолжалась более часов. Всё это предполагает отличный потенциал для использования восстановленного в микроволновом излучении графена в промышленности.

Научная статья «High-quality graphene via microwave reduction of solution-exfoliated graphene oxide» опубликована 1 сентября года в журнале Science doi: Источник бесперебойного питания на источнике бесперебойной подачи информации Читайте на Хабре. Читают сейчас. Как выглядело бы Московское метро в трехмерном мире 9,7k Поддержать автора Отправить деньги. Платежная система.

Деньги Webmoney. Поделиться публикацией. Похожие публикации. Unity разработчик под AR и VR проекты. Рокетбанк Москва. GO middle разработчик. Бук-Сервис Москва. GO senior разработчик. Все вакансии. НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь.

Изначально графен открыли при помощи скотча. Получение материала в промышленных масштабах при помощи микроволновки было лишь вопросом времени. Графен открыли за полвека до товарищей Гейма и Новоселова. Были способы получения и до скотча, только они были дороже и слои получались меньшего размера. Благодаря скотчу можно было получать большое число образцов в краткий срок и с минимальной стоимостью.

Вообще математическая модель двумерного углерода больше века назад появилась. Foolleren 2 сентября в 0. Сдаётся мне он что-то подобное демонстрировал прямо в ведре. Вероятно получал оксид графена, но не мог его очистить и восстановить. Влияние среды, вероятно. Кстати — все стадии описанные — вполне доступны в домашних условиях. Петрик получал термографит, это несколько иное и было известно за десятки лет до него. Самый простой способ — интеркаляция серной кислотой, а дальше — тупо нагрев можно в микроволновке :.

Испаряющаяся и разлагающаяся серная кислота рвёт графит изнутри, и — вуаля! Графен графену рознь. Свойства сильно отличаются из-за разных дефектов и примесей. Мало получить графен, нанотрубки и т.

Их еще надо суметь применить. А для этого нужно разработать технологию…. Chefcook81 3 сентября в 0. Фраза неверна в корне.

К оксидам относят бинарные соединения кислорода с химическим элементом. То есть, по определению, оксид не может содержать водород в каких-либо соотношениях, если это только не оксиды водорода или гидраты. Что обсуждают. Net — записная книжка или программа для заметок под Windows бесплатно 7,8k Простите, пользователи macOS, но Apple зашла слишком далеко 69,8k Почему не 1С? Самое читаемое. Как я проработала 3 месяца в Я. Рекомендуем Разместить. Ваш аккаунт Войти Регистрация.

Услуги Реклама Тарифы Контент Семинары. Настройка языка. О сайте. Служба поддержки. Мобильная версия. Интерфейс Русский.

Сохранить настройки.

Как можно сделать алмаз в домашних условиях

Сайт помогает найти что-нибудь интересное в огромном ассортименте магазинов и сделать удачную покупку. Если Вы купили что-то полезное, то, пожалуйста, поделитесь информацией с другими. Также у нас есть DIY сообщество , где приветствуются обзоры вещей, сделанных своими руками. Идеальный номер два? Делаем UPS для радиотелефона.

Приготовление в домашних условиях и нанесение В основном это матовое покрытие, но уже появилась и краска графитовый металлик, это.

Как сделать алмаз в домашних условиях из графита

Лайфхак на тему — Как сделать термопасту самостоятельно в домашних условиях. Отличная термопаста получается из графита. В данном видео графит мы возьмём из старой солевой батарейки. Это очень неплохой вариант будущего! В чем суть графита в вашем случае какая тепло проводность матерьяла? Всегда серебрянку использовали у меня на канале есть проверка стресс тест термопасты из серебрянки на процессоре. А говно тоже можно использовать? Такими способами можно на деньги попасть.

Науглероживание стали графитом

Что вам понадобится: Блюдце. Скотч изолента. Шесть медных монет. Тёплая солёная вода.

Графитовая смазка — неорганическое смазочное вещество, черного или темно-коричневого цвета, обладающее плотной и высоковязкой консистенцией. Внешне напоминает всем известный солидол.

Графитовая смазка и ее применение в авто

Полезные советы. Графитовая краска: характеристики и варианты использования Тигель своими руками для плавки свинца, алюминия, золота. Гальваника в домашних условиях. Как сделать батарейку в домашних условиях — инструкция. Как сделать токопроводящий клей своими руками: видео с инструкцией.

Как сделать из батарейки

В процессе выплавки чугунов и сталей углерод вводят в расплав или подают на зеркало металла в момент его разлива. Для этого используют специальные углеродсодержащие материалы, которые называют науглероживателями или карбюризаторами. Науглероживатель придает сплавам железа дополнительную прочность, твёрдость, снижает их вязкость и пластичность, а также предупреждает окисление отливок во время охлаждения. Технология получения основывается на глубокой термообработке исходного материала, в результате которой он приобретает совершенную или приближенную к совершенной кристаллическую решетку с упорядоченно расположенными атомами. Основные показатели, определяющие целесообразность использования материала той или иной марки, следующие:.

Много лет назад ученые открыли, что графит и алмаз состоят из одного и того К примеру, взять копеечный грифель из карандаша и.

Как изготовить графен при помощи блендера

Токопроводящий клей идеально подходит для решения самых разных задач: крепления гибких шлейфов, ремонта нитей обогрева заднего стекла автомобиля, восстановления дорожек на печатной плате, сборки самодельной электроники и т. В специализированных магазинах продаются готовые клеящие составы, обладающие электропроводимостью — Астрохим, Контактол, Mechanic, AVS Crystal и другие. Однако стоит такой клей достаточно дорого, к тому же продается в микроскопических упаковках обычно до 2 мл. Если нет возможности приобрести нужное количество токоповодящего клея, можно приготовить его самому.

Как превратить графит в алмаз в домашних условиях?

ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Графит и его прекрасные свойства — ElectroBOOM

Первое — насыпьте в блендер немного графитового порошка. Добавьте воды и моющего средства, и смешайте всё это на высокой скорости. Поздравляем, вы только что получили супер-материал будущего — графен. Этот на удивление простой рецепт — самый лёгкий способ массового производства чистого графена, плёнок углерода толщиной в один атом. Этот материал способен произвести революцию в индустрии электроники благодаря его необычным электрическим и термическим свойствам.

Запитать электричеством небольшой прибор, наподобие калькулятора или даже радиоприемника, задача абсолютно решаемая.

Забыли пароль? Изменен п. Расшифровка и пояснения — тут. Автор: Jonhson , 18 сентября в Литье в домашних условиях. Так получилось, что для меня гораздо проще сделать себе графитовый тигель, чем стальной.

Рабочие части и узлы трения насосов для перекачки газообразных и жидких сред, в том числе агрессивных подшипники скольжения, уплотнительные кольца. Низкий коэффициент трения и устойчивость к действию высоких температур делает его незаменимым материалом для производства изделий, …. Существует несколько мнений о том, как вырастить алмазы в домашних условиях. Ученые смогли сделать алмаз, задействовав уголь и графит.



Как получить графен в домашних условиях —

  • # скотч
  • ,  мобильник
  • ,  грифель карандаша
  • ,  лауреат Нобелевской премии по физике
  • ,  Константин Новоселов
  • ,  продемонстрировал
  • ,  получить графен
  • ,  Андрей Гейм
  • ,  двумерного материала
  • , 

С помощью обычного скотча, мобильника и грифеля карандаша лауреат Нобелевской премии по физике Константин Новоселов продемонстрировал широкой публике, как получить графен.

«Это может выглядеть как шутка, но ровно так проходили первые опыты по получению графена в нашей лаборатории. В этом и состоит прелесть материала, что без технологического оборудования его можно получить в любой лаборатории мира», — цитируют РИА Новости Новоселова на мастер-классе по изготовлению тончайшего в мире материала на международном форуме RUSNANOTECH-2010 в Москве.

Российский ученый приложил графит к клейкой стороне скотча, затем отделил скотч и на время приложил его к экрану мобильного телефона. По словам Новоселова, на поверхности экрана осталась незаметная пыль, которая как раз и содержит графен. Однако все тонкости процесса получения материала нового поколения нобелевский лауреат раскрывать не стал.

«Аргументы.ру» сообщали, что Андрей Гейм и Константин Новоселов получили Нобелевскую премию по физике в этом году за прорывные эксперименты в области получения двумерного материала — графена — самого тонкого, самым гибкого и одним из самых твердых в мире.

Добавляйте CСб в свои источники

     0 Выделите ошибку и отправьте по CTRL+ENTER

//Партнер Гнездо.ру




Картина дня




В законе о мобилизации многодетными в России почему-то считаются отцы не трех, а только четверых и более детей, и только до 16, а не до 18 лет. Однако поправить закон единороссы не пожелали и в голосовании принимать участие отказались. В результате законопроект, за которые проголосовали другие партии, принят не был.




Власти Херсонской области объявили о закрытии въезда в регион для гражданских лиц. Попасть туда в ближайшие семь дней можно будет только по пропускам комендатуры. Все органы власти в Херсоне будут перенесены на левый берег Днепра. Организовано и перемещение местных жителей.




Учеников школ, расположенных в приграничных районах Курской области, переводят на дистанционное обучение. Об этом сообщил заместитель губернатора региона Виктор Карамышев. Кроме того, школьные каникулы начнутся в этих школах на неделю раньше. Это решение было принято «исходя из сложившейся ситуации».





От должности чрезвычайного и полномочного посла Украины в Казахстане освобожден Петр Врублевский, чьи высказывания о русских не так давно спровоцировали дипломатический скандал. Соответствующий указ был подписан президентом Украины Владимиром Зеленским.




В Норвегии задержали и поместили под арест четверых граждан России — трех мужчин и женщину, у которых было обнаружено большое количество фото и видеооборудования и терабайты съемок секретных объектов. На прошлой неделе там задержали еще двух россиян за съемку с помощью запрещенных в Норвегии дронов.




В отношении Артура Смольянинова составлен административный протокол. Актера, прославившегося после роли в фильме «9 рота», могут привлечь к ответственности по статье о дискредитации российской армии за антивоенные видеопосты в соцсетях, которые он записал еще в апреле.




Рэпер Моргенштерн (Алишер Валеев) высказался об интервью, которое он дал журналистке Ксении Собчак незадолго до своего вынужденного вылета в Дубай (ОАЭ), где он находится уже около года. Поначалу музыкант утверждал, что доволен новыми условиями жизни, но, как оказалось, он впал в депрессию.

Новости Adwile

//Партнер giraff.io






Наши публикации




Врио главы Херсонской области Владимир Сальдо объявил о «перемещении» населения четырех муниципалитетов на левый берег Днепра. В последнее время власти региона неоднократно призывали жителей уехать «в целях безопасности. Суровикин тоже назвал ситуацию напряженной и не исключил «непростых решений».




Комитет Госдумы по обороне одобрил поправки о содействующих Вооруженным Силам РФ добровольческих формированиях, а также о возможности призыва на военную службу лиц с неснятой или непогашенной судимостью за совершение тяжкого преступления.




«Никому не секрет, что обстрелы Херсонской области опасны прежде всего для мирного населения», — заявил Стремоусов. В связи с этим администрация Херсонской области настоятельно рекомендует жителям «воспользоваться возможностью гуманитарной поездки на отдых и оздоровление в Российскую Федерацию».




США намерены пересмотреть свои отношения с Саудовской Аравией. В американской администрации полагают, что Эр-Рияд согласовывает свою энергетическую политику с Россией. Об этом сообщила пресс-секретарь Белого дома Карин Жан-Пьер. По ее словам, это показали решения на заседании ОПЕК+ на прошлой неделе.




ФСБ назвала организатором диверсии на Крымском мосту, в результате которой обрушились три пролета автомобильной части и повреждена железнодорожная часть моста, главу военной разведки Украины Кирилла Буданова. По данным ведомства, в подготовке взрыва участвовали еще 12 человек.




Президент США Джо Байден в недавнем интервью CNN сделал ряд заявлений относительно последних событий в мире. Он затронул в том числе ситуацию на Украине, высказался о возможности применения Россией ядерного оружия и бессмысленности встречи с Путиным «сейчас».




Генассамблея ООН отвергла предложение России о проведении тайного голосования по резолюции с осуждением референдумов в Донбассе, Луганской, Запорожской и Херсонской областях Украины. Было выдвинуто встречное предложение сделать голосование открытым, которое большинство стран и поддержали.

Слухи, скандалы, сплетни



Дочь актрисы Веры Глаголевой Анна Нахапетова обратилась в полицию. Родственница ныне покойной артистки обвинила домработницу в краже ценных вещей из жилища. Пропавшие предметы роскоши когда-то принадлежали матери заявительницы. По словам пострадавшей, пропажа обнаружилась не сразу.




Актер Юрий Батурин рассказал о семейной драме, которая случилась в его жизни на фоне спецоперации Вооруженных сил России. В новом интервью знаменитый артист заявил, что оставшиеся на Украине родственники, включая отца и мать, перестали с ним общаться. А он сам при этом готов их принять.




Актер Игорь Верник женился в третий раз. Новой избранницей 59-летнего шоумена стала кинопродюсер Наталья Шнейдерова. Женщина младше своего спутника жизни на 16 лет. О радостном событии стало известно 19 октября.




Рэпер Моргенштерн (Алишер Валеев) высказался об интервью, которое он дал журналистке Ксении Собчак незадолго до своего вынужденного вылета в Дубай (ОАЭ), где он находится уже около года. Поначалу музыкант утверждал, что доволен новыми условиями жизни, но, как оказалось, он впал в депрессию.


Шоубиз



Ушел из жизни старший брат режиссера Тиграна Кеосаяна — Давид Кеосаян. Он был продюсером, режиссером и сценаристом. Его не стало 19 октября в возрасте 61 года. Об этом сообщила Маргарита Симоньян.




Ольга Орлова недавно объявила, что они с супругов в скором времени станут родителями. У телезвезды уже есть сын от первого брака, но она давно мечтала о втором ребенке. Теперь она часто общается с подписчиками на тему грядущего материнства.

Наука



Все страны-участницы проекта Международной космической станции, включая Россию, подтвердили намерение продолжать работы на станции после 2024. Ранее глава «Роскосмоса» Юрий Борисов заявлял, что Россия выйдет из проекта после 2024 года.




Россия выйдет из проекта Международной космической станции (МКС) после 2024 года. Об этом заявил глава «Роскосмоса» Юрий Борисов. По его словам, к этому времени должно начаться развертывание российской орбитальной станции. Ее создание он назвал одним из главных приоритетов госкорпорации.




NASА предупредило, что во вторник, 8 февраля, мимо Земли пролетит астероид до 150 метров диаметре. Объект, получивший название 2007 UY1, приблизится к планете на расстояние 5 млн км.




Метеорологи занимаются изучением планетарной атмосферы и протекающих там процессов, а попытка по их данным понять, ударят ли завтра морозы или пойдёт дождь — лишь частное применение, сослужившее дисциплине не самую добрую славу.

Хайтек




Из магазина App Store пропали приложения сервиса объявлений «Юла» и сервиса для покупки недвижимости «Домклик». Днем ранее из него были удалены приложения, входящие в экосистему VK, в том числе соцсети «ВКонтакте» и почты Mail.ru.




Китайская компания-производитель техники Huawei остановила продажи в своем официальном интернет-магазине Vmall в России. Это касается как сайта, так и приложения. Ранее начали закрываться ее официальные магазины в российских городах.




В Минстрое прокомментировали сообщение о взломе сайта ведомства. Там заверили, что данные пользователей находятся под надежной защитой и им ничего не угрожает. Ранее на сайте появилось сообщение о взломе и угрозы выложить персональные данные в открытый доступ.




Роскомнадзор подтвердил, что начал блокировать VPN-сервисы на территории России. Ранее российские пользователи столкнулись с проблемами с подключением к Proton-VPN и другим подобным сервисам, позволяющим получить доступ к заблокированным ресурсам.

Туризм



Несколько турецких банков подтвердили, что прекратили обслуживание карт «Мир». В Ассоциации туроператоров России порекомендовали российским туристам, отправляющимся на отдых в Турцию, не рассчитывать на банковские карты и запасаться наличными деньгами.




Нидерланды поддерживают запрет на выдачу туристических виз гражданам России. Об этом заявил глава Министерства иностранных дел страны Вопке Хекстра. При этом он уточнил, что о полном запрете на выдачу виз россиянам речь не идет. Запрет должен коснуться только туристов. Видимо все зло от них…




Глава Министерства иностранных дел страны Анналена Бербок выступила за приостановку действия соглашения Евросоюза об облегчении визового режима с Россией. По ее мнению, это могло бы стать «хорошим мостом» для урегулирования разногласий по данному вопросу в ЕС.





С сентября подать документы на получение туристической визы в Финляндию граждане России смогут только в четырех городах. Приниматься они будут только по понедельникам, а количество заявок будет ограничено 500 в день. Об этом объявило Министерство иностранных дел Финляндии.

Спорт



Нефтяная компания «Лукойл» сообщила о покупке московского футбольного клуба «Спартак» и ее домашнего стадиона «Открытие Банк Арена». Леонид Федун слагает полномочия президента и выходит из состава акционеров, принимать участие в управлении клубом он больше не будет.




Международная федерация хоккея (IIHF) лишила Россию права проведения Чемпионата мира в 2023 году. Российские, а также белорусские спортсмены тоже не смогут принять в нем участие из-за отстранения от соревнований под эгидой организации.




Международная федерация плавания (FINA) отстранила российского спортсмена Евгения Рылова от соревнований под своей эгидой после того, как он посетил митинг-концерт в Лужниках. Пловец не сможет принимать участие в международных турнирах десять месяцев.




Первая ракетка мира Новак Джокович прокомментировал решение организаторов Уимблдона отстранить от участия в турнире российских и белорусских спортсменов. По его мнению, спорт должен оставаться вне политики. Решение организаторов Уимблдона осудила и Ассоциация теннисистов-профессионалов.




Один из четырех турниров Большого шлема намерен отстранить российских и белорусских теннисистов. Как стало известно, они не будут допущены к участию в Уимблдоне. В Федерации тенниса России заявили, что повлиять на это решение нет возможности.




Международная федерация шахмат (FIDE) дисквалифицировала российского гроссмейстера Сергея Карякина. Об этом сообщается на сайте организации. Шахматисту в течение шести месяцев, начиная с сегодняшнего дня, запрещено участвовать в соревнованиях.

Вкусный раздел



Автор — шеф-повар, ведущий кулинарных шоу по ближневосточной кухне. Он много путешествовал по Израилю, где сплелись кулинарные традиции нескольких народов, ведь кухня — вне политики. Это сделало местную кулинарию смелой и яркой.




Рецепты из «ПроСТО кухни» — спасение для тех, кто хочет готовить дома. Их отличают простые ингредиенты, которые легко найти в супермаркете, и простота исполнения: готовить не дольше, чем смотреть серию любимого сериала.




Отдавая дань культовому блюду, итало-американский шеф-повар написал настоящую Библию пасты с почти 100 аутентичными рецептами. Из книги вы узнаете, почему классические виды пасты так популярны и как делать ее своими руками.




Если приглашены гости, пригодится глава «Как организовать ужин в стиле «Аббатства Даунтон» — с советами по убранству стола, аперитиву, смене блюд. Даже если вы не располагаете штатом прислуги, у вас получится удивить гостей.

//Партнер ГНЕЗДО.РУ

Загрузка…

//Партнер giraff.io

//ПАРТНЕР ADWILE

новые методы получения и последние достижения • Александр Самардак • Новости науки на «Элементах» • Нанотехнологии, Физика

Графен всё более притягателен для исследователей. Если в 2007 году вышло 797 статей, посвященных графену, то за первые 8 месяцев 2008 года — уже 801 публикация. Каковы же наиболее значимые исследования и открытия последнего времени в области графеновых структур и технологий?

На сегодняшний день графен (рис. 1) — самый тонкий материал, известный человечеству, толщиной всего в один атом углерода. Он вошел в учебники по физике и в нашу реальность в 2004 году, когда исследователи из Манчестерского университета Андре Гейм и Константин Новоселов сумели его получить, используя обычную ленту-скотч для последовательного отделения слоев от обычного кристаллического графита, знакомого нам в виде карандашного стержня (см. Приложение). Замечателен тот факт, что графеновый лист, помещенный на подложку из оксидированного кремния, можно рассмотреть в хороший оптический микроскоп. И это при его толщине всего в несколько ангстрем (1Å = 10–10 м)!

Популярность графена среди исследователей и инженеров растет день ото дня, поскольку он обладает необычными оптическими, электрическими, механическими и термическими свойствами. Многие эксперты предсказывают в недалеком будущем возможную замену кремниевых транзисторов более экономичными и быстродействующими графеновыми (рис. 2).

Несмотря на то что механическое отслоение с помощью скотча позволяет получать графеновые слои высокого качества для фундаментальных исследований, а эпитаксиальный способ выращивания графена может обеспечить наикратчайший путь к электронным микросхемам, химики пытаются получить графен из раствора. В добавление к низкой стоимости и высокой производительности, этот метод открывает дорогу ко многим широко используемым химическим техникам, которые позволили бы внедрять графеновые слои в различные наноструктуры либо интегрировать их с различными материалами для создания нанокомпозитов. Однако при получении графена химическими методами есть некоторые трудности, которые должны быть преодолены: во-первых, необходимо достигнуть полного расслоения графита, помещенного в раствор; во-вторых, сделать так, чтобы отслоенный графен в растворе сохранял форму листа, а не сворачивался и не слипался.

На днях в престижном журнале Nature были опубликованы две статьи независимо работающих научных групп, в которых авторам удалось преодолеть вышеназванные трудности и получить графеновые листы хорошего качества, подвешенные в растворе.

Первая группа ученных — из Стэнфордского университета (Калифорния, США) и Пекинского института физики (Китай) — внедряла серную и азотную кислоты между слоями графита (процесс интеркаляции; см. Graphite intercalation compound), и затем быстро нагревала образец до 1000°C (рис. 3a). Взрывное испарение молекул-интеркалянтов производит тонкие (толщиной в несколько нанометров) графитовые «хлопья», которые содержат множество графеновых слоев. После этого в пространство между графеновыми слоями химически внедряли два вещества — олеум и гидроокись тетрабутиламмония (ГТБА) (рис.  3b). Обработанный ультразвуком раствор содержал как графит, так и графеновые листы (рис. 3c). После этого методом центрифугирования проводили отделение графена (рис. 3d).

В тоже время вторая группа ученых — из Дублина, Оксфорда и Кембриджа — предложила другую методику для получения графена из многослойного графита — без использования интеркалянтов. Главное, по словам авторов статьи, использовать «правильные» органические растворители, такие как N-метил-пирролидон. Для получения высококачественного графена важно подобрать такие растворители, чтобы энергия поверхностного взаимодействия между растворителем и графеном была такой же, как для системы графен–графен. На рис. 4 показаны результаты пошагового получения графена.

Успех обоих экспериментов основан на нахождении правильных интеркалянтов и/или растворителей. Конечно, существуют и другие методики для получения графена, такие как преобразование графита в оксид графита. В них используется подход, называемый «оксидирование–расслоение–восстановление», в ходе которого базисные плоскости графита покрываются ковалентно-связанными функциональными группами кислорода. Этот окисленный графит становится гидрофильным (или попросту влаголюбивым) и может легко расслаиваться на отдельные графеновые листы под действие ультразвука, находясь в водяном растворе. Полученный графен обладает замечательными механическими и оптическими характеристиками, но его электрическая проводимость на несколько порядков ниже, чем проводимость графена, полученного при помощи «скотч-метода» (см. Приложение). Соответственно, такой графен вряд ли сможет найти применение в электронике.

Как оказалось, графен, который был получен в результате двух вышеобозначенных методик, более высокого качества (содержит меньшее количество дефектов в решетке) и, как результат, обладает более высокой проводимостью.

Очень кстати пришлось еще одно достижение исследователей из Калифорнии, которые недавно сообщили о высокоразрешающей (разрешение до 1Å) электронной микроскопии с низкой энергией электронов (80 кВ) для прямого наблюдения за отдельными атомами и дефектами в кристаллической решетке графена. Ученым впервые в мире удалось получить изображения атомной структуры графена высокой четкости (рис. 5), на которых можно своими глазами увидеть сеточную структуру графена.

Еще дальше ушли исследователи из Корнелловского университета. Из листа графена им удалось создать мембрану толщиной всего в один атом углерода, и надуть ее, как воздушный шарик. Такая мембрана оказалась достаточно прочной для того, чтобы выдерживать давление газа в несколько атмосфер. Эксперимент состоял в следующем. На подложку из оксидированного кремния с предварительно вытравленными ячейками были помещены листы графена, которые вследствие ван-дер-ваальсовых сил плотно прикрепились к поверхности кремния (рис. 6a). Таким образом были образованы микрокамеры, в которых можно было удерживать газ. После этого ученые создавали разность давлений внутри и снаружи камеры (рис. 6b). Используя атомно-силовой микроскоп, измеряющий величину отклоняющей силы, которую кантилевер с иглой чувствует при сканировании мембраны на высоте всего нескольких нанометров от ее поверхности, исследователям удалось наблюдать степень вогнутости-выгнутости мембраны (рис.  6c–e) при изменении давления до нескольких атмосфер.

После этого мембрана была использована в роли миниатюрного барабана для измерения частоты ее вибраций при изменении давления. Было установлено, что гелий остается в микрокамере даже при высоком давлении. Однако поскольку графен, использованный в эксперименте, был не идеален (имел дефекты кристаллической структуры), то газ понемногу просачивался через мембрану. В течение всего эксперимента, который продолжался более 70 часов, наблюдалось неуклонное уменьшение натяжения мембраны (рис. 6e).

Авторы исследования указывают, что подобные мембраны могут иметь самые разнообразные применения — например, использоваться для изучения биологических материалов, помещенных в раствор. Для этого будет достаточно накрыть такой материал графеном и изучать его сквозь прозрачную мембрану микроскопом, не опасаясь за утечку или испарение раствора, поддерживающего жизнедеятельность организма. Также можно сделать проколы атомного размера в мембране и затем наблюдать, изучая диффузионные процессы, как отдельные атомы или ионы проходят сквозь отверстие. Но самое главное — исследование ученых из Корнелловского университета еще на шаг приблизило науку к созданию одноатомных сенсоров.

Стремительный рост количества исследований на графене показывает, что это действительно очень перспективный материал для широкого круга применений, но до воплощения их в жизнь еще следует построить немало теорий и провести не один десяток экспериментов.

Источники:
1) Xiaolin Li et al. Highly conducting graphene sheets and Langmuir–Blodgett films // Nature Nanotech (2008). V. 3. P. 538–542.
2) Yenny Hernandez et al. High-yield production of graphene by liquid-phase exfoliation of graphite // Nature Nanotech (2008). V. 3. P. 563–568.
3) Jannik C. Meyer et al. Direct Imaging of Lattice Atoms and Topological Defects in Graphene Membranes // NanoLetters (2008), doi: 10.1021/nl801386m.
4) Andre K. Geim, Philip Kim. Carbon Wonderland // Scientific American (2008). No. 4. P. 90–97. См. также по-русски: Андре Гейм и Филип Ким «Углерод — страна чудес» // «В мире науки» № 7, 2008.
5) J. Scott Bunch et al. Impermeable Atomic Membranes from Graphene Sheets (доступен полный текст) // NanoLetters. V. 8. No. 8. P. 2458–2462 (2008).

Александр Самардак

4 отличных метода получения графена в домашних условиях, а также основы графена

Что такое графен?

Графен представляет собой однослойный углеродный полимер.

Графен состоит из чистого углерода. Это материал, в котором атомы углерода расположены в один слой, образуя соты.
Следует подчеркнуть, что этот слой углерода имеет толщину всего в один атом, хотя некоторые авторы считают графеном до десяти слоев углерода.
Если бы мы наложили друг на друга десять или более слоев графена, полученное вещество назвали бы графитом, который мы используем в грифелях карандашей.

Термин «графен» ввел Ханнс-Питер Бём. Некоторые ученые называют графен фразой «полупроводник с нулевой запрещенной зоной».
Он также известен под вариантами написания, такими как графен и графен, но они неверны в английском языке, хотя они могут быть допустимы в других языках.


Если вы заинтересованы в создании собственного графена, прокрутите вниз до раздела «Как сделать графен дома» или
посетите отдельную страницу только с инструкциями по графену своими руками.
Вы, вероятно, захотите прокрутить вниз, если вы уже слышали о производстве графена с помощью DVD-привода Lightscribe, но вам нужен оксид графита в качестве отправной точки.
Если вы хотите инвестировать в графен или технологию, связанную с графеном, ознакомьтесь с разделом «Как инвестировать в графен».

Открытие графена

Теоретически графен был предсказан Филипом Р. Уоллесом в его работе под названием «Полосная теория графита», опубликованной в Physical Review в 1947 году.
Графен был открыт в 2003 году Андреем Геймом и Костей Новоселовым в Манчестерском университете, а результаты были опубликованы в 2004 году.
За эту работу они были удостоены Нобелевской премии 2010 года.
Чтобы пояснить это, хотя графен успешно выращивался на различных монокристаллических подложках с 19 в. 70-е,
только в 2003 году графен был окончательно выделен в свободной форме. Интересно знать, что использовали обычные липкие
лента для производства небольшого количества графена.
Это очень важно, потому что электрические и физические свойства графена значительно отличаются, когда он находится в свободном состоянии.
в отличие от того, чтобы быть связанным с поддерживающей кристаллической структурой.

Свойства графена

Графен обладает рядом очень интересных свойств. Как мы узнали, графен представляет собой сотовую структуру, состоящую исключительно из атомов углерода.
Мы делаем все возможное, чтобы объяснить эти свойства с точки зрения непрофессионала. Если вы предпочитаете сами видеть цифры вместе с нашими источниками, пожалуйста
посетите нашу страницу о свойствах графена. Эта страница может пригодиться
если вы проводите какое-то научное исследование или просто хотите узнать, где найти точную информацию. Если иное не отмечено,
Основное внимание в этой статье уделяется графену свободной формы.

Электронная транспортная система и мобильность электронов

Очень важным свойством графена является его уникальная система электронного транспорта и, как следствие, высокая подвижность электронов.
Подвижность электронов описывает, насколько быстро электрон может двигаться через материал.
Металлы и полупроводники представляют особый интерес из-за их использования в электронике.

Скорость электрона ограничена взаимодействием с кристаллической решеткой.
С точки зрения непрофессионала, когда электрон движется через материал,
он сталкивается с атомами, из которых состоит материал, и эти столкновения замедляют электрон, ограничивая его максимальную скорость (тем самым нагревая материал,
создавая кошмары для инженеров, работающих над этим).
Реальность, конечно, немного сложнее, но этого приближения достаточно для нашего обсуждения.

В то время как кремний, являющийся основой современной микроэлектроники, имеет подвижность электронов 2/Vs,
графен имеет подвижность электронов 200000 см 2 /Вс, что почти в 200 раз выше, чем у кремния. Это означает, что электроны движутся намного быстрее через графен.

Графен превосходит кремний по скорости

Судя только по этому факту, теоретически электронные устройства на основе графена могут работать почти в 200 раз быстрее, чем обычные устройства на основе кремния.
Исследователям IBM удалось добиться частоты переключения до 280 ГГц в графеновом полевом транзисторе с длиной затвора 40 нм.
Ученые ожидают, что в 2013 году частота среза графеновых полевых транзисторов достигнет 600 ГГц.
в то время как теоретический предел составляет примерно до 10 ТГц, если длина затвора составляет несколько нм.
Для сравнения, кремний-германиевые (SiGe) транзисторы достигают максимальной рабочей частоты менее 100 ГГц.
Будем надеяться, что прорыв в графене поддержит закон Мура.

Низкое удельное сопротивление

Еще одним свойством графена, тесно связанным с высокой подвижностью электронов, является его низкое удельное сопротивление.
Удельное сопротивление листа графена составляет 10 -6 Ом*см. Чтобы представить это число в перспективе,
удельное сопротивление графена ниже, чем удельное сопротивление серебра при комнатной температуре.
Кстати, при комнатной температуре серебро было материалом с самым низким удельным сопротивлением, известным ученым — до тех пор, пока не появился графен.

Почему свободная форма графена лучше?

Графен произвольной формы действует как волновод для электронов. Это означает, что они могут свободно течь без столкновений.
со скоростью примерно 1/10 скорости света в вакууме. Однако при выращивании графена на такой подложке, как SiO2,
его электронная подвижность уменьшается в пять раз. Снижение подвижности электронов является следствием чувствительных электронных орбиталей графена,
которые меняют форму при контакте с другими материалами.
Вот почему ученые изучают способы более эффективного производства и взаимодействия с графеном произвольной формы.

Графен, вероятно, пока что звучит как довольно крутой материал. Если вы заинтересованы в создании собственного графена,
прочитайте, как сделать графен, или просто продолжайте читать, информация находится ниже по странице.

Графеновые транзисторы и графеновая логика

Транзисторы в цифровых схемах имеют два разных состояния:
ON и OFF (транзисторы на самом деле имеют несколько различных состояний, помимо ON и OFF, но эти два состояния представляют основной интерес в данном обсуждении).
Чистый графен создает проблемы, проводя значительный ток даже в выключенном состоянии.
Графен проводит ток в выключенном состоянии, потому что это полупроводник с нулевой запрещенной зоной.
Полупроводник с нулевой запрещенной зоной не нуждается во внешнем электрическом поле, чтобы стать проводящим.
Результат: графеновые логические элементы имеют высокое рассеивание статической мощности — они потребляют энергию как при включенном, так и при выключенном устройстве.
Есть два подхода к решению этой проблемы: укоротить длину затвора или использовать легированный графен.

Графен можно легировать так же, как и кристалл кремния. При легировании ионами калия подвижность электронов может быть снижена до 20 раз.
В таких случаях желаемым эффектом является контролируемое снижение подвижности электронов.
Необходимы дополнительные исследования для выявления оптимальных легирующих примесей и их концентраций.

Самовосстанавливающиеся свойства

Одним из интересных свойств графена является самовосстановление. Это означает, что если мы удалим атом углерода из любого места внутри графенового листа,
а затем подвергнуть лист атомам углерода или некоторым углеродсодержащим молекулам, одна из них идеально встанет на место,
заполняя отверстие, созданное удаленным атомом углерода, и вписываясь в шестиугольный узор.
Способность к самовосстановлению имеет большое значение для нанотехнологий, поскольку один случайный ион может пробить дыру в наноструктуре, сделав ее бесполезной.
Если наноструктура способна к самовосстановлению, то она сможет противостоять суровым воздействиям окружающей среды.

Теплопроводность

Графен является чрезвычайно хорошим проводником тепла. На самом деле, он настолько эффективно проводит тепло, что можно разрезать кубик льда.
с помощью графенового листа. Графен поглощает тепло ваших пальцев, когда вы держите его, и передает и концентрирует тепло в небольшой
область, где графеновое «лезвие» соприкасается со льдом. Лед моментально тает, и по мере его таяния выделяется все больше и больше тепла.
передается из вашей руки через графен и, наконец, в лед, который еще больше растапливает.

Относительная прочность материала по сравнению с весом

Легкий материал на основе графена.

Этот захватывающий новый материал является одним из самых прочных материалов, известных науке. Благодаря толщине в один атом,
графен может быть упакован в небольшой объем, сохраняя при этом чрезвычайно большую площадь поверхности.
Один квадратный метр (10,7 квадратных футов) графена весит менее 1 миллиграмма. Это делает его материалом с превосходным соотношением веса к площади и площади к объему по сравнению с другими материалами с высокой удельной площадью.
Несмотря на то, что он очень прочный, углеродный слой имеет толщину всего в один атом и легко ломается. Это делает работу с графеном
сложная задача. Ученые разработали материалы на основе графена, которые используют уникальные свойства графена, делая его достаточно толстым, чтобы
выдерживать гораздо более высокие нагрузки.

Как купить графен?

Графен доступен у ряда онлайн- и офлайн-реселлеров. Цена графена на данный момент не очень привлекательна: около 300 долларов (около 250 евро).
за 1 грамм чистого 3-нм фильтрованного графенового нанопорошка. Конечно, ожидается, что цена на графен будет снижаться по мере увеличения числа производителей. Альтернативно,
если вы хотите зарабатывать деньги, а не тратить их, взгляните на статью «Как инвестировать в графен».

Оказывается, многие читатели хотят сделать графен дома, так что вот спойлер: возможно создание небольших количеств
самодельного графена своими руками! Однако, хотя это возможно, сделать значительные суммы непросто. Фактически, на момент написания этой статьи
ученые до сих пор не знают, как эффективно производить графен в больших количествах и высокого качества,
потому что технологические процессы еще не отработаны.
Тем не менее, изготовить листы графена своими руками в небольших количествах довольно просто.

Биты, которые вы сможете изготовить в домашних условиях, будут иметь длину всего несколько нанометров,
так что забудьте о макроскопических графеновых листах или полосках. Самый большой кусок графена, который вы можете сделать сами, это
около 0,25мм 2 (но их много наделаешь). Это ненамного больше площади точки в восклицательном знаке на этой веб-странице!
В промышленных целях ученые изготавливают транзисторы с длиной затвора менее 25 нм…
графен, хотя он кажется вам ничтожно маленьким, может быть использован для изготовления сотен транзисторов.
Все еще заинтересованы в создании графена? Отлично, читайте дальше!

Метод 1: клейкая лента

Первый метод «сделай сам» — использовать свинцовый карандаш для нанесения толстого слоя графита.
на бумагу. Затем обычной липкой лентой снимите с бумаги слой графита. Используйте другой кусок липкой
скотч для удаления слоя графита с первого скотча. Затем используйте третий кусок неиспользованной липкой ленты, чтобы удалить слой с
второй кусок липкой ленты, и так далее. В конце концов слои графита будут становиться все тоньше и тоньше, и вы получите графен.
который является однослойным графитом в строгом смысле, двухслойным или малослойным графитом (который в некоторых случаях действует почти как графен).
Несмотря на то, что этот способ изготовления графена является лишь проверкой концепции, метод липкой ленты работает.
Это требует терпения и времени, но это метод «сделай сам», который группа из Манчестера использовала в 2004 году.
И помните, они на самом деле получили Нобелевскую премию за свою работу, так что нечего возиться с клейкой лентой!

Способ 2: Кухонный блендер

Группа ученых опубликовала свою статью 20 апреля 2014 года, в которой они описывают, как сделать графен, используя подход
называется расслаиванием при сдвиге жидкости. Вы можете ознакомиться с аннотацией статьи
здесь, но полная статья находится за платным доступом.

Отшелушивание сдвига в жидкостях начинается с высыпания порошкообразного кристалла в жидкость, а затем с помощью смесителя сдвига для разделения (отшелушивания).
слоев материала из кристалла. Жидкость, используемая в таких процессах, выбирается таким образом, чтобы мелкие частицы графена не
снова слипаются, и в результате получается жидкая суспензия графена. Затем суспензию можно высушить, чтобы получить графеновые нанохлопья, или
его можно было бы непосредственно использовать в более поздних технологических процессах, таких как изготовление графеновых покрытий и других.

Итак, как сделать графен дома, используя этот метод? Ну а миксер-ножницы можно заменить кухонным блендером.
(поскольку сдвиговое смешивание — это красивое слово для высокотехнологичного смешивания), а вместо специальных жидкостей можно использовать воду и средство для мытья посуды.
Моющее средство добавляется, чтобы частицы не слипались, и действует как поверхностно-активное вещество. Отличным источником графитового порошка являются графитовые карандаши.
Просто измельчите несколько грифелей карандаша и добавьте порошок в раствор моющего средства, а затем перемешайте некоторое время. Если у вас нет доступа к
специальные микроскопы и другое оборудование, вы, вероятно, не сможете подтвердить наличие графена в растворе моющего средства, но есть
быстрое эмпирическое правило, которое вы можете использовать для оценки размера частиц. Вообще говоря, если частицы графена
слишком большие, они опустятся на дно сосуда, а если они меньше, то всплывут наверх. Наночастицы настолько малы, что
они будут подвешены в середине воды, и это то, к чему вы стремитесь, если хотите сделать графен. После того, как вы сделаете достаточно графена
частиц, вы можете отфильтровать суспензию и оставить ее сохнуть.

При этом, хотя этот метод получения графена был описан в упомянутой выше статье и сработал для исследователей,
не стоит слишком волноваться о том, чтобы делать это дома таким образом. Это грязно и создает очень маленькие наночастиц графена, не то, что нужно.
похвастаться перед друзьями, если только у вас нет высокотехнологичной лаборатории в подвале и вы не собираетесь использовать ее для изготовления графеновых транзисторов. С другой стороны,
эта технология вместе с
Отшелушивание жидкой фазы с помощью ультразвука может определить, как в будущем будет производиться графен в промышленных условиях, благодаря его масштабируемости.

Метод 3: DVD-рекордер — технология LightScribe

Чтобы сделать графен с помощью этого метода, в рецепте требуется компьютерный DVD-привод с технологией LightScribe, а также немного оксида графита.
Вы можете получить оксид графита у производителя или сделать немного оксида графита дома для
этот эксперимент. Если вы хотите узнать, как сделать оксид графита в домашних условиях, прокрутите вниз до следующего раздела .

Оксид графита растворим в воде, поэтому после смешивания с водой аккуратно вылейте его на DVD.
диск. Убедитесь, что раствор оксида графита равномерно распределен по пластиковой поверхности диска. После решения
высохнет и на диске образуется пленка оксида графита, поместите диск в дисковод DVD пленкой вниз.
Используйте программное обеспечение LightScribe, чтобы записать слой оксида. Участки пленки, соприкасающиеся с
лазерный луч будет превращен в графен. Лазерный луч вызывает химическое восстановление, которое превращает оксид графита в графен.
Образовавшийся графеновый слой следует аккуратно снять с диска и разрезать на части соответствующего размера.
частей. Эти детали можно использовать непосредственно для создания графенового суперконденсатора!
Это, пожалуй, самый простой способ сделать графен дома, но он предполагает, что у вас есть доступ к
оксид графита и привод Laserscribe.

Один читатель предположил, что DVD-лазер LightScribe можно заменить простой ксеноновой вспышкой. Если у вас есть фотовспышка,
вы также можете попробовать этот подход и сообщить нам о результатах по адресу «связаться с нашим доменом сайта». Еще один совет: НЕ делайте этого
если вас не устраивает аннулирование гарантии на DVD-рекордер.

Метод 4: Формирование пленки на границе раздела гептан-вода

Нефть, плавающая на воде.

Это новейший рецепт самодельного графена, который мы слышали до сих пор. Сначала потребуется немного физики жидкости, чтобы объяснить, что здесь происходит.
Если вы нальете нерастворимую в воде жидкость в воду, она либо будет плавать поверх воды, либо вода будет плавать поверх нее,
в зависимости от того, тяжелее ли добавленная жидкость (более плотная) или легче (менее плотная), чем вода. Типичный пример — нефтяное плавание.
над водой (см. изображение).

Одна группа ученых [1] обнаружила, что можно получить графен, залив два растворителя, которые не
не смешивайте вместе, например, гептан и воду, в стакан, добавляя мелко измельченный графитовый порошок и помещая его в ванну для обработки ультразвуком.
Вы можете купить гептан в большинстве магазинов химикатов, вода легкодоступна (рекомендуется использовать дистиллированную воду),
и вы можете легко получить графитовые палочки в художественных магазинах. Нужна ультразвуковая ванна, но это не редкость на ebay и тому подобное.
Полученный графен имеет толщину от одного до четырех слоев и химически стабилен. Его можно извлечь и нанести на чистую стеклянную пластину,
или любой другой субстрат.

Графен на границе вода-гептан.

Идея состоит в том, чтобы смешать мелкоизмельченный графит с водой и гептаном (соотношение воды и гептана 1:1) и некоторое время обработать его ультразвуком.
Далее происходит то, что графитовые чешуйки отслаиваются на границе раздела воды и гептана, и графен фактически начинает «карабкаться».
вверх по стеклянным стенкам флакона. Если гидрофильный субстрат, такой как предметное стекло, ввести через интерфейс, тонкая пленка
графена также будет карабкаться по стенкам слайда. Затем предметное стекло можно извлечь, и после высыхания у вас останется
стекло с графеновым покрытием. Если использовать полиэтиленовый флакон, то полученный графен не будет лазить по стенкам флакона, но можно
все же извлеките его предметным стеклом или другим гидрофильным материалом. Результат показан на изображении справа.

Графен на стекле.

Конечный продукт этого процесса изготовления графена показан на изображении слева.
Графен осаждается в виде тонкой пленки с обеих сторон стеклянной пластины.
и его легкие светопоглощающие свойства можно увидеть, посмотрев сквозь него
(Графен поглощает около 2,3% видимого света). Объяснение процесса состоит в том, что
графен самостоятельно собирается из мелких отслоившихся чешуек на границе раздела воды и гептана, потому что поверхность
натяжение графена (54,8 мН/м) почти находится между поверхностным натяжением воды (72,9мН/м) и гептан (20,1 мН/м).
Толщина графеновой пленки ограничена капиллярными силами на границе раздела и избыток графена просто упадет до
дно флакона. Образование толстых агрегатов подавляется диффузией и потребностью в энергии, необходимой для
сформировать новый слой. Для получения дополнительной информации см. оригинальный документ [1]

Это, возможно, самый простой способ сделать графен своими руками в домашних условиях в виде сколь угодно большого листа. Другие методы создают только графен
чешуйки, но эти чешуйки, возможно, можно было бы использовать вместо чешуек графита в этом методе в качестве стадии рафинирования.
Попробуйте и дайте нам знать, как это происходит!

Как сделать оксид графита в домашних условиях?

Отказ от ответственности

Чтобы сделать графен дома с помощью описанного выше метода DVD, вам понадобится немного оксида графита. Вы можете купить оксид графита
из различных источников, в том числе онлайн, или вы можете попробовать сделать оксид графена самостоятельно. В этом тексте мы объясним, как вы можете сделать
оксид графена в домашних условиях, самостоятельно. Процедура относительно проста, и большинство ингредиентов можно купить без рецепта.
Однако обратите внимание, что это НЕбезопасная процедура, и следование этому руководству может привести к взрывам, пожарам и серьезным травмам.
По понятным причинам, если вы решите сделать это самостоятельно, соблюдайте меры предосторожности при работе с кислотами и взрывчатыми веществами.
На самом деле, мы считаем, что если вы не являетесь лицензированным химиком, вам лучше купить оксид графена, чем
пытаюсь сделать дома. Мы предлагаем этот текст только в качестве образовательного ресурса. Приступая к чтению
следующий текст, вы подтверждаете, что понимаете риски работы с химическими веществами, перечисленными в тексте, и имеете полное
понимание всех химических реакций и опасностей, которые они представляют для вашего здоровья и безопасности. Во избежание дыма и опасности возгорания,
выполнить этот эксперимент на открытом воздухе и в контролируемой, хорошо проветриваемой среде. Несмотря на то, что позаботились
убедитесь, что в тексте нет ошибок, мы не несем ответственности за возможные ошибки, оставшиеся в тексте.

Если у вас есть доступ к лаборатории, и вы делаете это для проекта или эксперимента, напишите нам и сообщите, как все прошло.
Мы будем рады разместить здесь вашу историю успеха.

Введение

Оксид графита известен уже почти 150 лет. Впервые он был приготовлен в 1859 году. Процесс был улучшен.
с тех пор, и многие исследователи в этой области прокомментировали потенциальные опасности и риски, связанные с первоначальной процедурой, как
описал Б. Броди, впервые открывший процесс. Описанный здесь метод занимает около 2 часов при температуре ниже 45 градусов.
Цельсия, если у вас есть доступ к центрифуге. Если вы этого не сделаете, потребуется день или около того, чтобы лишняя вода испарилась из контейнера.

Процедура

Размешать 100 г порошкообразного графита с 50 г нитрата натрия в 2,3 л технической серной кислоты. Не забудьте смешать ингредиенты
в гораздо большем, чем необходимо, герметичном контейнере, помещенном в баню со льдом при температуре ноль градусов по Цельсию в качестве меры безопасности. Контейнер должен быть
не менее 15-20 литров.

ОСТОРОЖНОСТЬ! Добавьте в смесь 300 г перманганата калия, постоянно перемешивая ингредиенты. НЕ добавляйте все 300 г за один раз.
Вместо этого осторожно добавляйте перманганат калия грамм за граммом, чтобы смесь не нагревалась выше 20 градусов по Цельсию! ОСТОРОЖНОСТЬ!
Перманганат калия является сильным окислителем, который окрашивает кожу и другие органические материалы, такие как одежда, при контакте.
При смешивании с серной кислотой образует взрывоопасный оксид марганца, поэтому необходимо соблюдать все меры предосторожности! Убедитесь, что максимально
температура не превышена.

После добавления марганцовки в смесь снимите ледяную баню и доведите температуру до 35 градусов Цельсия.
Точно и осторожно выдерживайте эту температуру в течение 30 минут. На этом этапе смесь загустеет и количество выделившегося
газа уменьшится. Примерно через 20 минут ожидайте, что смесь станет коричневато-серой и пастообразной консистенции.

ОСТОРОЖНОСТЬ! По прошествии 30 минут медленно и осторожно добавить в смесь 4,8 литра воды при перемешивании. Добавление
вода вызовет экзотермическую реакцию, которая повысит температуру смеси почти до 100 градусов по Цельсию, и
при бурной реакции выделяется большое количество газа! Поддерживать температуру 98 градусов по Цельсию еще 15 минут.
ОСТОРОЖНОСТЬ! Теперь смесь будет коричневого цвета.

После поддержания температуры в течение 15 минут дополнительно разбавьте смесь теплой водой до 14 литров жидкости. Добавьте 3%
перекись водорода, чтобы уменьшить остатки перманганата. После добавления перекиси водорода смесь должна стать светлой.
желтый.

Отфильтруйте смесь, пока она еще теплая. Фильтр примет желто-коричневый цвет. Осадок на фильтре промыть три раза общим объемом 14 литров.
теплой воды. Полученный оксид графита диспергируют в 32 литрах воды. Для того, чтобы получить сухой оксид графита, вам понадобится мощный
центрифуга. Так как это, вероятно, недоступно, нагрейте воду, содержащую оксид графита, до 40 градусов по Цельсию и подождите, пока вода не испарится.
Лучше всего подойдет широкий контейнер, так как большая площадь будет способствовать испарению.

Оксид графита более высокого качества, полученный таким образом, будет иметь ярко-желтый цвет, в то время как оксид графита более низкого качества приобретет более темный цвет.
от зеленого до черного оттенка. Вы можете использовать этот оксид графита в водном растворе для проведения экспериментов с приводами Lightscribe дома.

Дальнейшее чтение

Для вашего удобства мы предоставляем оригинальную бумагу
где описан этот процесс. Мы использовали эту статью в качестве основы для нашего руководства о том, как сделать оксид графита в домашних условиях.
Если вы сомневаетесь, следуйте указаниям из этого документа, а не указаниям, указанным на нашем веб-сайте.
Есть также несколько видео на Youtube, которые показывают весь процесс, и они также могут быть ценным ресурсом.

Мы хотели бы поблагодарить нашу посетительницу Геру, которая связалась с нами, указав на опечатку в тексте.

Как сделать графен дома для развлечения

Итак, куда мы обратимся для будущего масштабирования? Мы продолжим смотреть в третье измерение. Мы создали экспериментальные устройства, которые накладываются друг на друга, обеспечивая логику, которая на 30–50 процентов меньше. Важно отметить, что верхнее и нижнее устройства относятся к двум взаимодополняющим типам, NMOS и PMOS, которые являются основой всех логических схем последних нескольких десятилетий. Мы считаем, что этот трехмерный комплементарный металл-оксидный полупроводник (CMOS) или CFET (комплементарный полевой транзистор) станет ключом к распространению закона Мура на следующее десятилетие.

Эволюция транзистора

Непрерывные инновации являются важной основой закона Мура , но каждое улучшение требует компромиссов. Чтобы понять эти компромиссы и то, как они неизбежно ведут нас к CMOS с трехмерным стеком, вам нужно немного узнать о работе транзисторов.

Каждый полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, или МОП-транзистор, имеет одинаковый набор основных частей: блок затвора, область канала, исток и сток. Исток и сток химически легированы, чтобы сделать их либо богатыми мобильными электронами (
n -типа) или с их недостатком ( p -типа). Канальная область имеет противоположное легирование истока и стока.

В планарной версии, использовавшейся в усовершенствованных микропроцессорах до 2011 года, стопка затворов MOSFET расположена чуть выше области канала и предназначена для проецирования электрического поля в область канала. Приложение достаточно большого напряжения к затвору (относительно истока) создает слой подвижных носителей заряда в области канала, который позволяет току течь между истоком и стоком.

По мере того, как мы уменьшали классические планарные транзисторы, основное внимание уделялось тому, что физики называют короткоканальными эффектами. По сути, расстояние между истоком и стоком стало настолько малым, что ток мог просачиваться через канал, когда этого не должно было происходить, потому что электрод затвора изо всех сил пытался истощить канал носителей заряда. Чтобы решить эту проблему, промышленность перешла на совершенно другую архитектуру транзисторов, называемую
ФинФЕТ. Он обернул ворота вокруг канала с трех сторон, чтобы обеспечить лучший электростатический контроль.

Transistor Evolution

В 2011 году компания Intel представила свои FinFET-транзисторы на 22-нанометровом узле с процессором Core третьего поколения, и с тех пор архитектура устройства является рабочей лошадкой закона Мура. С FinFET мы можем работать при более низком напряжении и при этом иметь меньшую утечку, снижая энергопотребление примерно на 50 процентов при том же уровне производительности, что и планарная архитектура предыдущего поколения. FinFET также переключаются быстрее, повышая производительность на 37 процентов. А поскольку проводимость возникает на обеих вертикальных сторонах «ребра», устройство может пропускать больший ток через заданный участок кремния, чем плоское устройство, которое проводит только по одной поверхности.

Однако мы кое-что потеряли при переходе на FinFET. В планарных устройствах ширина транзистора определялась литографией, поэтому это очень гибкий параметр. Но в FinFET ширина транзистора представлена ​​в виде дискретных приращений — добавление одного ребра за раз — характеристика, которую часто называют квантованием ребер. Каким бы гибким ни был FinFET, квантование ребер остается существенным конструктивным ограничением. Правила проектирования вокруг него и желание добавить больше ребер для повышения производительности увеличивают общую площадь логических ячеек и усложняют стек межсоединений, которые превращают отдельные транзисторы в полные логические схемы. Это также увеличивает емкость транзистора, тем самым снижая его скорость переключения. Таким образом, хотя FinFET хорошо послужил нам рабочей лошадкой отрасли, необходим новый, более совершенный подход. И именно этот подход привел нас к 3D-транзисторам, которые мы вскоре представим.

В ленточном полевом транзисторе затвор наматывается вокруг области канала транзистора для улучшения контроля над носителями заряда. Новая структура также обеспечивает более высокую производительность и более точную оптимизацию. Эмили Купер

Это усовершенствование, RibbonFET, является нашей первой новой архитектурой транзисторов с момента дебюта FinFET 11 лет назад. В нем затвор полностью окружает канал, обеспечивая еще более жесткий контроль над носителями заряда внутри каналов, которые теперь образованы лентами кремния нанометрового размера. С помощью этих нанолент (также называемых
нанолистов), мы снова можем изменять ширину транзистора по мере необходимости, используя литографию.

Удалив ограничение квантования, мы можем создать ширину подходящего размера для приложения. Это позволяет нам сбалансировать мощность, производительность и стоимость. Более того, когда ленты уложены друг на друга и работают параллельно, устройство может потреблять больше тока, повышая производительность без увеличения площади устройства.

Мы рассматриваем RibbonFET как лучший вариант для более высокой производительности при разумной мощности, и мы представим их в 2024 году вместе с другими инновациями, такими как PowerVia, наша версия
подача питания на задней стороне с использованием процесса изготовления Intel 20A.

Stacked CMOS

Общее у планарных, FinFET и ленточных транзисторов заключается в том, что все они используют технологию CMOS, которая, как уже упоминалось, состоит из n -типа (NMOS) и p -типа ( PMOS) транзисторы. Логика КМОП стала основной в 1980-х годах, потому что она потребляет значительно меньше тока, чем альтернативные технологии, особенно схемы только NMOS. Меньший ток также привел к более высоким рабочим частотам и более высокой плотности транзисторов.

На сегодняшний день во всех КМОП-технологиях стандартная пара транзисторов NMOS и PMOS размещается рядом друг с другом. Но в
На конференции IEEE International Electron Devices Meeting (IEDM) в 2019 году мы представили концепцию трехмерного многослойного транзистора, в котором NMOS-транзистор размещается поверх PMOS-транзистора. В следующем году, на выставке IEDM 2020, мы представили проект первой логической схемы с использованием этой трехмерной техники — инвертора. В сочетании с соответствующими межсоединениями подход CMOS с 3D-стеками эффективно сокращает площадь, занимаемую инвертором, вдвое, удваивая плотность площади и еще больше расширяя пределы закона Мура.

CMOS с трехмерным стеком размещает PMOS-устройство поверх NMOS-устройства на той же площади, что и один RibbonFET. В затворах NMOS и PMOS используются разные металлы. Эмили Купер

Использование потенциальных преимуществ 3D-стекинга означает решение ряда проблем интеграции процессов, некоторые из которых расширят границы производства КМОП.

Мы построили трехмерный КМОП-инвертор, используя так называемый процесс самовыравнивания, при котором оба транзистора изготавливаются за один этап производства. Это означает построение обоих
9Истоки и стоки типа 0173 n и p путем эпитаксии — осаждения кристаллов — и добавления различных металлических затворов для двух транзисторов. Комбинируя процессы исток-сток и двойной металлический затвор, мы можем создавать различные проводящие типы кремниевых нанолент (типа p и типа n ), чтобы составить пары КМОП-транзисторов с накоплением. Это также позволяет нам регулировать пороговое напряжение устройства — напряжение, при котором транзистор начинает переключаться — отдельно для верхней и нижней нанолент.

Как мы все это делаем? Изготовление самовыравнивающихся 3D CMOS начинается с кремниевой пластины. На эту пластину мы наносим повторяющиеся слои кремния и кремния-германия, образуя структуру, называемую сверхрешеткой. Затем мы используем литографическое моделирование, чтобы вырезать части сверхрешетки и оставить плавниковую структуру. Кристалл сверхрешетки обеспечивает прочную опорную структуру для того, что появится позже.

Затем мы размещаем блок «фиктивного» поликристаллического кремния поверх той части сверхрешетки, где будут находиться затворы устройства, защищая их от следующего шага в процедуре. На этом этапе, называемом вертикальным процессом двойного истока/стока, выращивается кремний, легированный фосфором, на обоих концах верхних нанолент (будущее устройство NMOS), а также селективно выращивается кремний-германий, легированный бором, на нижних нанолентах (будущее устройство PMOS). . После этого мы наносим диэлектрик вокруг истоков и стоков, чтобы электрически изолировать их друг от друга. Последний шаг требует, чтобы мы затем полировали пластину до идеальной плоскостности.

Вид с ребра трехмерного сложенного инвертора показывает, насколько сложны его соединения. Emily Cooper

Благодаря размещению NMOS поверх PMOS-транзисторов трехмерное стекирование фактически удваивает плотность CMOS-транзисторов на квадратный миллиметр, хотя реальная плотность зависит от сложности используемой логической ячейки. Ячейки инвертора показаны сверху с указанием межсоединений истока и стока [красным], межсоединений затвора [синим] и вертикальных соединений [зеленым].

Наконец, мы строим ворота. Во-первых, мы удаляем ложные ворота, которые мы поставили ранее, обнажая кремниевые наноленты. Затем мы вытравливаем только кремний-германий, освобождая стопку параллельных кремниевых нанолент, которые будут областями каналов транзисторов. Затем мы покрываем наноленты со всех сторон исчезающе тонким слоем изолятора с высокой диэлектрической проницаемостью. Каналы нанолент настолько малы и расположены таким образом, что мы не можем эффективно легировать их химическим путем, как в случае планарного транзистора. Вместо этого мы используем свойство металлических ворот, называемое работой выхода, для придания того же эффекта. Мы окружаем нижние наноленты одним металлом, чтобы
p -легированный канал и верхние с другим, чтобы сформировать n -легированный канал. Таким образом, стеки затворов закончены, и два транзистора готовы.

Этот процесс может показаться сложным, но он лучше, чем альтернатива — технология, называемая последовательной трехмерной CMOS. С помощью этого метода устройства NMOS и устройства PMOS строятся на отдельных пластинах, они соединяются, а слой PMOS переносится на пластину NMOS. Для сравнения, самовыравнивающийся 3D-процесс требует меньше производственных этапов и позволяет более жестко контролировать производственные затраты, что мы продемонстрировали в ходе исследования и сообщили на конференции IEDM 2019. .

Важно отметить, что метод самовыравнивания также позволяет избежать проблемы смещения, которое может возникнуть при склеивании двух пластин. Тем не менее, последовательное трехмерное наложение исследуется для облегчения интеграции кремния с некремниевыми материалами канала, такими как германий и полупроводниковые материалы III-V. Эти подходы и материалы могут стать актуальными, поскольку мы стремимся тесно интегрировать оптоэлектронику и другие функции в один чип.

Создание всех необходимых подключений к CMOS с трехмерным стеком является сложной задачей. Силовые подключения должны быть выполнены снизу стека устройств. В этой конструкции устройство NMOS [вверху] и устройство PMOS [внизу] имеют отдельные контакты исток/сток, но оба устройства имеют общий затвор. Эмили Купер

Новый процесс самовыравнивания CMOS и CMOS с 3D-накоплением, которые он создает, хорошо работают и, по-видимому, имеют значительные возможности для дальнейшей миниатюризации. На этом раннем этапе это очень обнадеживает. Устройства с длиной затвора 75 нм продемонстрировали как низкую утечку, которая обеспечивается отличной масштабируемостью устройства, так и высокий ток в открытом состоянии. Еще один многообещающий признак: мы создали пластины, в которых наименьшее расстояние между двумя наборами сложенных устройств составляет всего
55 нм. Хотя достигнутые нами результаты производительности устройств сами по себе не являются рекордными, они хорошо сравнимы с отдельными устройствами управления без стеков, построенными на той же пластине с той же обработкой.

Параллельно с интеграцией процессов и экспериментальной работой мы проводим множество текущих теоретических, симуляционных и проектных исследований, направленных на то, чтобы дать представление о том, как лучше всего использовать 3D CMOS. Благодаря им мы нашли некоторые ключевые моменты в конструкции наших транзисторов. Примечательно, что теперь мы знаем, что нам необходимо оптимизировать расстояние по вертикали между NMOS и PMOS — если оно слишком короткое, это увеличит паразитную емкость, а если оно слишком длинное, увеличится сопротивление межсоединений между двумя устройствами. Любая крайность приводит к более медленным цепям, которые потребляют больше энергии.

Многие дизайнерские исследования, такие как одно, проведенное
Исследовательский центр TEL America, представленный на выставке IEDM 2021, сосредоточен на обеспечении всех необходимых межсоединений в ограниченном пространстве 3D CMOS без значительного увеличения площади логических ячеек, которые они составляют. Исследование TEL показало, что есть много возможностей для инноваций в поиске наилучших вариантов межсоединений. Это исследование также подчеркивает, что CMOS с трехмерным стеком должны иметь межсоединения как над, так и под устройствами. Эта схема, называемая скрытыми шинами питания, берет межсоединения, которые обеспечивают питанием логические ячейки, но не передают данные, и удаляет их на кремний под транзисторами. Таким образом, технология Intel PowerVIA, которая делает именно это и которую планируется представить в 2024 году, сыграет ключевую роль в превращении CMOS с трехмерным стеком в коммерческую реальность.

Будущее закона Мура

Благодаря ленточным полевым транзисторам и 3D CMOS у нас есть четкий путь расширить закон Мура после 2024 года. В интервью 2005 года, в котором его попросили подумать о том, что стало его законом, Гордон Мур признался, что быть «периодически пораженным тем, как мы можем добиться прогресса. Несколько раз по пути я думал, что мы достигли конца линии, вещи сужаются, и наши творческие инженеры придумывают способы их обойти».

С переходом на FinFET, последующей оптимизацией, а теперь и с разработкой RibbonFET и, в конечном итоге, CMOS с трехмерным стеком, поддерживаемых множеством улучшений упаковки, мы хотели бы думать, что г-н Мур снова будет поражен.

бытовая химия — Могу ли я сделать свой собственный графен дома на кухне?

Спросил

Изменено
7 лет, 3 месяца назад

Просмотрено
6к раз

$\begingroup$

Графен — это круто. Могу ли я сделать некоторые? Что мне нужно? Возможно ли вообще производить его в больших количествах?

  • бытовая химия
  • домашний эксперимент
  • углерод-аллотропы

$\endgroup$

1

$\begingroup$

Есть несколько методов, которые можно использовать для производства графена в домашних условиях.

Существует классический метод клейкой ленты, который впервые был использован исследователями из Манчестерского университета в Великобритании и принес им Нобелевскую премию по физике в 2010 году. бумагу, используя карандаш, а затем с помощью клейкой ленты осторожно удалите слой графита с бумаги. Затем используйте другой кусок ленты, чтобы удалить более тонкий слой графита с первого куска ленты. Повторяйте это, пока не получите слой графита толщиной всего в несколько атомов (или, надеюсь, всего в один).

Другой метод, открытый совсем недавно, состоит в том, чтобы поместить порошкообразный графит в блендер вместе с поверхностно-активным веществом, чтобы предотвратить слипание частиц графита. [2] Вы можете сделать это дома, купив высокоскоростной кухонный блендер и добавив воду, жидкость для мытья посуды и порошкообразный графит из карандашного грифеля. Вы хотите продолжать смешивание, пока не получите взвесь очень мелких частиц в жидкости. К сожалению, метод не особенно точен. Количество требуемой жидкости для мытья посуды зависит от качества графита, которое трудно оценить без дорогостоящего аналитического оборудования, и все, что у вас остается в конце, — это жидкость, полная крошечных хлопьев (надеюсь) графена и куча более крупные частицы, которые вам не удалось полностью смешать до толщины в один атом. [3]

Самый интересный способ получения графена в домашних условиях, хотя и требующий немного больше усилий, чем некоторые другие, включает использование воды и n -гептана для создания тонкого слоя графена на границе раздела два растворителя. [4] Вы можете довольно легко купить гептан у поставщиков химикатов, также рекомендуется использовать дистиллированную воду, чтобы получить лучший результат. Самая дорогая часть — это ультразвуковая ванна, которая требуется для отшелушивания графита (попробуйте купить подержанную в Интернете). Смешайте два растворителя в соотношении 1:1 в гидрофобном контейнере, таком как полиэтиленовый флакон, а затем добавьте порошкообразный графит. Когда смесь помещают в ультразвуковую ванну и некоторое время обрабатывают ультразвуком, графит отслаивается и накапливается в виде хлопьев графена на границе раздела гептан-вода. Если вы поместите гидрофильную поверхность, такую ​​как предметное стекло, в интерфейс, графен поднимется вверх по предметному стеклу и образует слой, прикрепленный к предметному стеклу, который затем можно удалить, получив предметное стекло, покрытое графеном.

Ссылки:

[1]http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2010/press.html

[2]http://www.nature.com/nmat/journal /v13/n6/full/nmat3944.html

[3] https://www.newscientist.com/article/dn25442-make-graphene-in-your-kitchen-with-soap-and-a-blender/

[4] http://www. researchgate.net/publication/251567939_Conductive_Thin_Films_of_Pristine_Graphene_by_Solvent_Interface_Trapping

$\endgroup$

$\begingroup$

Я погуглил фразу «Как сделать графен» и получил этот результат, который содержит раздел о том, как сделать это дома.

Однозначный ответ: да, можете. Ниже приведены выдержки из связанной страницы.

(1) Первый метод «сделай сам» заключается в том, чтобы с помощью графитового карандаша нанести толстый слой графита на бумагу. Затем обычной липкой лентой снимите с бумаги слой графита. Используйте другой кусок липкой ленты, чтобы удалить слой графита с первой липкой ленты. Затем используйте третий кусок неиспользованной липкой ленты, чтобы удалить слой со второго куска липкой ленты, и так далее. В конце концов слои графита будут становиться все тоньше и тоньше, и вы получите графен, который в строгом смысле является однослойным графитом, двухслойным или малослойным графитом (который в некоторых случаях действует почти как графен). Несмотря на то, что этот способ изготовления графена является лишь проверкой концепции, метод липкой ленты работает. Это требует терпения и времени, но это метод «сделай сам», который манчестерская группа использовала в 2004 году. И помните, они на самом деле получили Нобелевскую премию за свою работу, так что не нужно возиться с липкой лентой!

(2) Отшелушивание сдвигом в жидкостях начинается с высыпания порошкообразного кристалла в жидкость, а затем с помощью смесителя сдвига для отделения (отшелушивания) слоев материала от кристалла. Жидкость, используемая в таких процессах, выбирается таким образом, чтобы мелкие частицы графена не слипались, и в результате получается жидкая суспензия графена. Затем суспензию можно высушить, чтобы получить графеновые нанохлопья, или ее можно использовать непосредственно в более поздних технологических процессах, таких как изготовление графеновых покрытий и других.
Итак, как сделать графен дома, используя этот метод? Ну, вы можете заменить смеситель с ножницами кухонным блендером (поскольку перемешивание ножницами — это модное слово для высокотехнологичного смешивания), а вместо специальных жидкостей вы можете использовать воду и моющее средство для посуды. Моющее средство добавляется, чтобы частицы не слипались, и действует как поверхностно-активное вещество. Отличным источником графитового порошка являются графитовые карандаши. Просто измельчите несколько грифелей карандаша и добавьте порошок в раствор моющего средства, а затем перемешайте некоторое время. Если у вас нет доступа к специальным микроскопам и другому оборудованию, вы, вероятно, не сможете подтвердить наличие графена в растворе моющего средства, но есть быстрое эмпирическое правило, которое вы можете использовать для оценки размера частиц. Вообще говоря, если частицы графена слишком велики, они опустятся на дно сосуда, а если они меньше, они всплывут наверх. Наночастицы настолько малы, что они будут взвешены в толще воды, и это то, к чему вы стремитесь, если хотите создать графен. После того, как вы сделаете достаточно частиц графена, вы можете отфильтровать суспензию и оставить ее сохнуть.

(3) Если вы нальете нерастворимую в воде жидкость в воду, она либо будет плавать поверх воды, либо вода будет плавать поверх нее, в зависимости от того, тяжелее (плотнее) или легче добавленная жидкость. (менее плотный), чем вода. Типичный пример — нефть, плавающая поверх воды. Одна группа ученых обнаружила, что вы можете получить графен, налив два растворителя, которые не смешиваются друг с другом, такие как гептан и вода, в стакан, добавив тонко измельченный графитовый порошок и поместив его в ванну для обработки ультразвуком. Вы можете купить гептан в большинстве магазинов химикатов, вода легкодоступна (рекомендуется использовать дистиллированную воду), а графитовые палочки можно легко приобрести в художественных магазинах. Нужна ультразвуковая ванна, но такие не редкость на ebay и им подобных. Полученный графен имеет толщину от одного до четырех слоев и химически стабилен. Его можно извлечь и нанести на чистую стеклянную пластину или любую другую подложку. Идея состоит в том, чтобы смешать мелкоизмельченный графит с водой и гептаном (соотношение воды и гептана 1:1) и некоторое время обработать его ультразвуком. Далее происходит то, что чешуйки графита отслаиваются на границе раздела воды и гептана, и графен фактически начинает «карабкаться» вверх по стеклянным стенкам флакона. Если через интерфейс ввести гидрофильную подложку, такую ​​как предметное стекло, тонкая пленка графена также будет подниматься по стенкам предметного стекла. Затем предметное стекло можно извлечь, и после высыхания у вас останется стекло с графеновым покрытием. Если использовать полиэтиленовый флакон, то полученный графен не будет взбираться по стенкам флакона, но его все же можно извлечь предметным стеклом или другим гидрофильным материалом. Графен осаждается в виде тонкой пленки на обеих сторонах стеклянной пластины, и его небольшие светопоглощающие свойства можно увидеть, глядя сквозь него (графен поглощает около 2,3% видимого света). Объяснение этого процесса состоит в том, что графен самостоятельно собирается из мелких отслоившихся чешуек на границе раздела воды и гептана, потому что поверхностное натяжение графена (54,8 мН/м) почти находится между поверхностным натяжением воды (72,9 мН/м).мН/м) и гептан (20,1 мН/м). Толщина графеновой пленки ограничена капиллярными силами на границе раздела, и лишний графен просто упадет на дно флакона.