האם נמצאה שיטה זולה ויעילה לייצור גרפן?

לגרפן, שכבה אטומית בודדת של פחמן טהור, שימושים רבים ומבטיחים בתחום האלקטרוניקה

חוקרים באוניברסיטת בן-גוריון בנגב מציעים להשתמש בגרפיט, מקור פחמן טבעי וזול, כחומר גלם לייצור גרפן באמצעות טחינתו במטחנת כדורים. הם הראו שכאשר מוסיפים לגרפיט חומר מגן במהלך הטחינה, יעילות ייצור הגרפן עולה משמעותית: מעל 90% מכמות הגרפיט הופכת לגרפן בטחינה לעומת פחות מ-3% בטכנולוגיות ייצור אחרות.

פתוח יישומים לגרפן (שכבה דקה של פחמן טהור) מכתיב ייצור המוני של יריעות גרפן. עם זאת, טכנולוגיות הייצור הקיימות כיום הינן מורכבות, יקרות ומגבילות את מסחור הגרפן.

תלמידת המחקר מתת בוזגלו, ד”ר אילן פרי-בר ופרופסור ארן רגב מאוניברסיטת בן-גוריון בנגב מציעים להשתמש בגרפיט, מקור פחמן טבעי וזול הבנוי משכבות גרפן, כחומר גלם לייצור גרפן באמצעות טחינתו במטחנת כדורים. הם הראו שכאשר מוסיפים לגרפיט חומר מגן במהלך הטחינה, יעילות ייצור הגרפן עולה משמעותית: מעל 90% מכמות הגרפיט הופכת לגרפן בטחינה לעומת פחות מ-3% בטכנולוגיות ייצור אחרות. חומר המגן מונע היווצרות של פחמן אמורפי במהלך הטחינה וניתן לשטיפה בסיום התהליך. גודל יריעות הגרפן נשלט על ידי סוג חומר המגן ואנרגית הטחינה.

יישומים אפשריים לגרפן הם בתחום החומרים המרוכבים: בקבוצת המחקר הדגימו כי ערבוב אבקת גרפן עם פולימר משפר את סילוק חום מהחומר המרוכב (ניהול תרמי). תכונה זו מנוצלת בניהול תרמי של מכשירים אלקטרוניים כגון טלפונים חכמים ומחשבים ניידים הנוטים להתחמם במהלך השימוש.

יצוין, כי גרפן הוא שכבה בודדת של פחמן טהור בעובי אטומי – שכבת החומרים הדקה ביותר שניתן לדמיין. מאפייניו יוצאי הדופן כוללים חוזק מכני, מוליכות חשמלית, שטח פנים לגרם, תאימות ביולוגית ושקיפות. פרס נובל בפיזיקה לשנת 2010 הוענק לאנדריי גיים ולקונסטנטין נובוסולוב עבור בידוד הגרפן ואפיונו.

ממצאי המחקר פורסמו לא מכבר בכתב העת Advanced Materials.

קישור למחקר