Các nhà khoa học sản xuất graphene với chi phí rẻ hơn 100 lần

Kể từ năm 2004 lần đầu tiên graphene được tổng hợp bởi Geim và Kostya Novoselov thuộc trường Đại học Manchester, các nhà khoa học đã tích cực nỗ lực để khai thác các thuộc tính đặc biệt của graphene. Tuy nhiên, giá thành của graphene cao hơn so với nhiều vật liệu điện tử truyền thống khác đã khiến cho vật liệu này ít được sử dụng trong chế tạo điện tử. Giờ đây, các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Glasgow đã phát hiện ra cách chế tạo các tấm graphene cỡ lớn từ loại vật liệu đồng rẻ tiền tương tự như được dùng để sản xuất pin lithium-ion.

Là dạng tinh thể 2 chiều của các nguyên tử cacbon, graphene là khối ghép cơ bản của nhiều dẫn xuất cacbon như fullerene không chiều, các ống nano cacbon một chiều và than chì 3 chiều. Tất cả các loại vật liệu nano cacbon này đã được sử dụng trong các thiết bị điện tử để chế tạo mọi thứ từ pin mặt trời đến bóng đèn và cảm biến khí siêu nhạy. Tuy nhiên, khi được dùng để sản xuất vật liệu chất lượng cao dùng cho các thiết bị điện tử trên quy mô lớn, graphene được chứng minh có giá thành cao hơn các vật liệu khác như silic.

Phần lớn chi phí đó là do chất nền mà trên đó graphene hình thành. Bằng cách áp dụng quy trình lắng đọng hơi hóa học (CVD), graphene thường được phát triển dưới dạng đơn lớp (một lớp dày một nguyên tử) thông qua việc cho bạch kim, niken hoặc titan cacbua tiếp xúc với etylen hoặc benzen ở nhiệt độ cao. Các kỹ thuật sản xuất gần đây đã giảm phần nào chi phí này bằng cách sử dụng đồng làm chất nền nhưng thậm chí như vậy, phương pháp này vẫn còn đắt đỏ.

Để giảm đáng kể chi phí đó, các nhà nghiên cứu đã nghĩ ra ý tưởng làm lắng đọng graphene chất lượng cao trên bề mặt của các lá đồng giá rẻ thường được dùng để chế các âm cực siêu mỏng trong pin lithium-ion. Vì vậy, bề mặt đồng vừa nhẵn thín lại vừa là chất nền chất lượng cao để graphene hình thành trên đó.

TS. Dahiya tại Trường kỹ thuật thuộc Đại học Glasgow cho biết: “Loại đồng thương mại mà chúng tôi sử dụng trong quy trình có giá bán lẻ khoảng 1 USD/m² trong khi khối lượng đồng tương tự hiện đang được dùng để sản xuất graphene hiện có giá khoảng 115 USD. Quy trình của chúng tôi sản xuất graphene chất lượng cao với chi phí thấp, đưa chúng ta tiến gần hơn đến việc tạo ra các thiết bị điện tử mới có giá cả phải chăng với một loạt các ứng dụng từ những thành phố thông minh trong tương lai cho đến dịch vụ chăm sóc y tế di động”.

Nhóm nghiên cứu tin rằng việc tổng hợp màng graphene chất lượng cao trên quy mô lớn với chi phí thấp bằng phương pháp mới sẽ hiện thực hóa các hệ thống quang điện tử dẻo dựa vào graphene như điện thoại có màn hình cuộn, giấy điện tử, thẻ định danh tần số vô tuyến (RFID), miếng dán y tế cung cấp thuốc hoặc giám sát các dấu hiệu của sự sống và phản ứng xúc giác hay da điện tử cho rô bốt và chi giả.

Các nhà nghiên cứu tại trường Đại học Glasgow đã phối hợp với các cộng sự tại trường Đại học Bilkent ở Thổ Nhĩ Kỳ đã cộng tác nghiên cứu với các nhà khoa học. Nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Nature.

Theo Vista.gov.vn