מאז גילויו ובמיוחד מאז חתן פרס נובל לפיזיקה בשנת 2010, נחשב הגרפן לחומר פלא חדש ליישומים אלקטרוניים. הסיבה לכך היא שהיא קלה, חזקה, כמעט שקופה, גמישה ולכן נחשבת כתחליף שווה ערך לתחמוצת בדיל אינדיום (ITO). אשר מועמד חלופי כבר חיפש במשך זמן רב.
הסיבה לכך היא שמרבצי אינדיום טבעיים מוגבלים מאוד והייצור גם יקר יחסית. בנוסף, ITO הוא חומר קשיח יחסית. עם זאת, יישומים אלקטרוניים וגמישים חדשים אינם אפשריים עוד.
גרפן עולה בביצועיו על ITO
גרפן יעמוד ואף יעלה על כל הציפיות. עם זאת, הייצור החסכוני של גרפן עדיין מהווה אתגר גדול לכלכלה. כי גרפן לא גדל על עצים, וגם אי אפשר לחפור אותו איפשהו. ישנם פרויקטים מחקריים רבים ברחבי העולם והאיחוד האירופי תומך בחלקם במשאבים כספיים. אבל עדיין אין תהליך ייצור תעשייתי המאפשר ייצור גרפן חסכוני בקנה מידה גדול.
איכות מול מחיר
התהליכים הקודמים לייצור גרפן שונים מאוד באיכות או במחיר. כמובן, בהתאם ליישום הרצוי, אתה לא תמיד צריך איכות טובה ולכן יכול להתפשר על מחיר. עם זאת, בטווח הארוך חשוב שהמשק יפתח הליך אחיד שיבטיח מחיר ייצור נמוך.
לדוגמה, תחמוצת גרפן (GO) זולה יחסית כאבקה וניתן להשתמש בה ליישומים בביוטכנולוגיה (למשל לניתוח DNA). עם זאת, מכיוון שהמאפיינים האלקטרוניים אינם טובים מספיק כיום עבור סוללות, מסכי מגע גמישים, תאים סולאריים או נוריות, זה לא יהיה בידיים טובות כל כך בתחומים כאלה של יישום.
ואז יש גרפן ablated מכנית. אשר מגיע באיכות גבוהה, פתיתים קטנים ויש לו את התכונות הפיזיות הטובות ביותר. עם זאת, לא ניתן לייצר שטחים גדולים עבור יישומים מתאימים בעלות נמוכה.
הליך CVD בא לידי ביטוי
אפשרות נוספת היא ייצור באמצעות תהליך CVD, המספק איכות טובה מספיק עבור כמעט כל יישום גרפן. אך גם כאן המחיר תלוי בהיקף הייצור בו נעשה שימוש ובמצע בו נעשה שימוש (למשל מצע נחושת או כסף וכו'). עם זאת, יש כבר שיטות שונות לסינתזה בקנה מידה גדול של גרפן. שקיעת אדים כימיים, שכבר דיווחנו עליה במאמר ישן יותר, הוכיחה את עצמה כמבטיחה לעתיד.
תוצאה
אנו סקרנים לראות איזו מדינה תהיה בסופו של דבר הראשונה לעשות את פריצת הדרך לתהליך ייצור סביר. אחרי הכל, מחירי הגרפן עדיין אינם קרובים לגבוהים כפי שניתן היה לצפות מטכנולוגיה כה צעירה. ויש הרבה תמיכה כספית מהאיחוד האירופי כדי להבטיח שההתקדמות מתבצעת במהירות בתחום זה.
