Métodos de obtención del Grafeno

En 1975 Lang y col. consiguieron la formación de grafito monocapa por descomposición térmica de etileno en sustratos de cristal simple de Pt. Sin embargo, la falta de consistencia entre las propiedades de dichas láminas y el hecho de no identificar las aplicaciones beneficiosas de las mismas, hicieron que el procedimiento no se estudiara entonces de forma extensiva.

No fue hasta 1999 cuando se retomó de nuevo la investigación en obtención de grafeno, iniciándose en 2004 la etapa de mayor interés sobre la producción de grafeno.

En los últimos años se han desarrollado distintas tecnologías para la producción de grafeno, cuyos productos presentan diferencias tanto en composición, como en tamaño y número de capas. Los métodos de obtención de grafeno pueden dividirse en dos grupos principales:

• Métodos Bottom-up: consisten en la obtención de grafeno a partir de entes menores, como moléculas. Dentro de estos métodos está el crecimiento epitaxial (CVD sobre sustratos metálicos y cerámicos, la descomposición térmica de SiC), la síntesis química (síntesis orgánica).

• Métodos Top-down: consisten en la obtención de grafeno a partir de un ente que lo contenga, como por ejemplo grafito. Dentro de estos métodos está la exfoliación micromecánica de grafito, la exfoliación de grafito en fase líquida y la exfoliación química de materiales grafíticos, basados en la intercalación entre las capas, posterior oxidación (no siempre) y finalmente su exfoliación.

El resultado de estos métodos de producción son grafenos con distintas calidades, tamaños y número de capas apiladas, y por tanto, con distintas propiedades. Por otro lado, cada método implica un orden de magnitud distinto en la posibilidad de producción industrial, lo que lleva a una variedad en precios también de órdenes de magnitud. Por ejemplo, el método de exfoliación micromecánica, de la cinta scotch de Geim y Novoselov es el que permite obtener un grafeno de mayor calidad, ya que se parte de HOPG (High Oriented Pyrolytic Graphite), pero industrialmente no es viable.

Otro tipo de grafeno, el producido por la técnica CVD sobre sustrato (principalmente, cobre) produce láminas de grafeno de grandes dimensiones (centímetros), de elevada pureza y calidad cristalina, y muy selectivo en monocapa, pero precisa de la misma superficie de láminas de cobre que de grafeno a producir y de un sistema a vacío controlado, lo que implica una limitada capacidad de producción en masa. En cambio, la producción por exfoliación química (por ejemplo, óxido de grafeno) permite el escalado industrial. De esta forma, habrá distintos tipos de grafeno en función de la aplicación para la que se necesite y, por tanto, muy distintos precios.

produccion grafeno precio

Actualmente, hay muchos métodos, pero ninguno es “perfecto” ya que, generalmente, los que proporcionan láminas de alta calidad no permiten una producción elevada a un precio “razonable”. Por otro lado, los que sí permiten una elevada producción de monoláminas, dan lugar a grafenos con más defectos y por lo tanto, con peores propiedades eléctricas. Esto no es necesariamente negativo, ya que no todas las aplicaciones requieren el mismo grado de perfección estructural.

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