Sen löytämisestä lähtien ja erityisesti vuoden 2010 fysiikan Nobel-palkinnon jälkeen grafeenia on pidetty uutena ihmemateriaalina elektronisissa sovelluksissa. Tämä johtuu siitä, että se on kevyt, vahva, lähes läpinäkyvä, joustava, ja siksi sitä pidetään indiumtinaoksidin (ITO) vastaavana korvikkeena. Jolle on etsitty korvaavaa ehdokasta jo pitkään.
Tämä johtuu siitä, että luonnolliset indiumesiintymät ovat erittäin rajalliset ja tuotanto on myös suhteellisen kallista. Lisäksi ITO on suhteellisen jäykkä materiaali. Tämän myötä uudet sähköiset, joustavat sovellukset eivät ole enää mahdollisia.
Grafeeni ylittää ITO: n
Grafeeni täyttäisi ja jopa ylittäisi kaikki odotukset. Grafeenin kustannustehokas tuotanto on kuitenkin edelleen suuri haaste taloudelle. Koska grafeeni ei kasva puissa, eikä sitä voida kaivaa jonnekin. Eri puolilla maailmaa on käynnissä lukuisia tutkimushankkeita, joista EU tukee joitakin taloudellisin resurssein. Mutta vielä ei ole olemassa teollista valmistusprosessia, joka mahdollistaisi kustannustehokkaan, laajamittaisen grafeenin tuotannon.
Laatu vastaan hinta
Aiemmat grafeenin valmistusprosessit eroavat suuresti laadusta tai hinnasta. Halutusta sovelluksesta riippuen et tietenkään aina tarvitse hyvää laatua ja voit siksi tinkiä hinnasta. Pitkällä aikavälillä on kuitenkin tärkeää, että talous kehittää yhtenäisen menettelyn, joka takaa alhaisen tuotantohinnan.
Esimerkiksi grafeenioksidi (GO) on jauheena suhteellisen halpa ja sitä voidaan käyttää biotekniikan sovelluksissa (esim. DNA-analyysissä). Koska elektroniset ominaisuudet eivät kuitenkaan tällä hetkellä ole riittävän hyviä akuille, joustaville kosketusnäytöille, aurinkokennoille tai LEDeille, se ei olisi niin hyvissä käsissä tällaisilla sovellusalueilla.
Sitten on mekaanisesti ablaatioitu grafeeni. Joka tulee korkealaatuisina, pieninä hiutaleina ja jolla on parhaat fysikaaliset ominaisuudet. Suuria alueita ei kuitenkaan ole mahdollista tuottaa sopiviin sovelluksiin alhaisin kustannuksin.
CVD-menettely tulee esiin
Toinen mahdollisuus on tuotanto CVD-prosessin avulla, joka tarjoaa riittävän hyvän laadun lähes jokaiselle grafeenisovellukselle. Mutta tässäkin hinta riippuu käytetystä tuotantomäärästä ja käytetystä substraatista (esim. kuparisubstraatti tai hopea jne.). Grafeenin laajamittaiseen synteesiin on kuitenkin jo olemassa erilaisia menetelmiä. Kemiallinen höyrypinnoitus, josta olemme jo raportoineet vanhemmassa artikkelissa, on osoittautunut lupaavaksi tulevaisuuden kannalta.
Tulos
Olemme uteliaita näkemään, mikä maa lopulta tekee ensimmäisenä läpimurron hyväksyttävässä valmistusprosessissa. Loppujen lopuksi grafeenin hinnat eivät ole vielä läheskään niin korkeat kuin näin nuorelta tekniikalta voisi odottaa. EU antaa myös paljon taloudellista tukea varmistaakseen, että tällä alalla edistytään nopeasti.
