Sinds de ontdekking en vooral sinds de Nobelprijs voor de Natuurkunde in 2010 wordt grafeen beschouwd als een nieuw wondermateriaal voor elektronische toepassingen. Dit komt omdat het licht, sterk, bijna transparant, flexibel is en daarom wordt beschouwd als een gelijkwaardig substituut voor indiumtinoxide (ITO). Waarvoor al langere tijd een vervangende kandidaat wordt gezocht.
Dit komt omdat natuurlijke indiumafzettingen ernstig beperkt zijn en de productie ook relatief duur is. Daarnaast is ITO een relatief stijf materiaal. Hiermee zijn nieuwe elektronische, flexibele toepassingen niet meer haalbaar.
Grafeen presteert beter dan ITO
Grafeen zou aan alle verwachtingen voldoen en zelfs overtreffen. De kosteneffectieve productie van grafeen vormt echter nog steeds een grote uitdaging voor de economie. Want grafeen groeit niet aan bomen en kan ook niet ergens worden opgegraven. Er zijn tal van onderzoeksprojecten over de hele wereld en de EU ondersteunt sommige daarvan met financiële middelen. Maar er is nog steeds geen industrieel productieproces dat kosteneffectieve, grootschalige grafeenproductie mogelijk maakt.
Kwaliteit versus prijs
De vorige processen voor grafeenproductie verschillen sterk in kwaliteit of prijs. Afhankelijk van de gewenste toepassing heb je natuurlijk niet altijd een goede kwaliteit nodig en kun je dus inleveren op prijs. Toch is het op de lange termijn belangrijk voor de economie om een uniforme procedure te ontwikkelen die een lage productieprijs garandeert.
Grafeenoxide (GO) is bijvoorbeeld relatief goedkoop als poeder en kan worden gebruikt voor toepassingen in de biotechnologie (bijvoorbeeld voor DNA-analyse). Omdat de elektronische eigenschappen momenteel echter niet goed genoeg zijn voor batterijen, flexibele touchscreens, zonnecellen of LED's, zou het in dergelijke toepassingsgebieden niet in zulke goede handen zijn.
Dan is er mechanisch geablateerd grafeen. Die wordt geleverd in hoogwaardige, kleine vlokken en heeft de beste fysieke eigenschappen. Het is echter niet mogelijk om grote oppervlakken voor geschikte toepassingen tegen lage kosten te produceren.
CVD-procedure komt naar voren
Een andere mogelijkheid is de productie door middel van een CVD-proces, dat voor vrijwel elke grafeentoepassing een voldoende goede kwaliteit levert. Maar ook hier hangt de prijs af van het gebruikte productievolume en het gebruikte substraat (bv. kopersubstraat of zilver, enz.). Er zijn echter al verschillende methoden voor de grootschalige synthese van grafeen. Chemische dampdepositie, waarover we al in een ouder artikel hebben bericht, is veelbelovend gebleken voor de toekomst.
Resultaat
We zijn benieuwd welk land uiteindelijk als eerste de doorbraak zal maken voor een begaanbaar productieproces. De grafeenprijzen zijn immers nog lang niet zo hoog als je van zo'n jonge technologie zou verwachten. En er is veel financiële steun van de EU om ervoor te zorgen dat er snel vooruitgang wordt geboekt op dit gebied.
