РОЗРОБКА ЕФЕКТИВНИХ МЕТОДІВ СИНТЕЗУ, АТЕСТАЦІІ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСНОВ ВИРОБНИЦТВА ГРАФЕНУ

Довбешко Г.І., Фесенко О.М., Лебедєва Т.О., Підгірний Д.В., Інститут фізики НАН України, Київ, Україна
Семенцов Ю.І., Ковальска Е.О.
Інститут хімії поверхні ім. О.О. Чуйка НАН України


РОЗРОБКА ЕФЕКТИВНИХ МЕТОДІВ СИНТЕЗУ, АТЕСТАЦІІ ТА ТЕХНОЛОГІЧНИХ ОСНОВ ВИРОБНИЦТВА ГРАФЕНУ

Пропонується відпрацювати технологію виготовлення нового матеріалу графену та його атестацію на базі розробок академічних інститутів України та приватних промислових компаній, які мають довготривалий досвід виробницства матеріалів на основі графіту.
На сьогодні в Україні не має виробництва  таких наноструктурованих матеріалів, як  одностінні вуглецеві нанотрубки, фулерени, графен. Тому для активного застосування графену та гібридів на його основі, потрібно налагодити ефективний процес його синтезу та масового виробництва, адже саме синтез даного матеріалу є фундаментом для подальшого його впровадження на ринок. Графенові нанопластинки починають використовуватись у техніці – як армуючі наповнювачі полімерних і неорганічних композитів для підвищення механічної міцності, електропровідності й термостійкості, запропоноване їх використання у медицині – біосенсори, терапевтичні і діагностичні препарати для лікування ракових пухлин.  
В даній роботі запропоновано ефективні методи синтезу, аналіз методів атестації та технологічних основ виробництва графену. Існує кілька способів синтезу графена: мікромеханічне та рідкофазне відлущування графіту, окислення графіту, епітаксіальне вирощування графену на металічній поверхні, синтез графену методом хімічного осадження парів (CVD), отримання графену в електричній дузі. У нашій лабораторії були характеризовані зразки компаній Sigma Aldrich, CheapTubes, Graphenea. Переваги вітчизняного виробництва графена будуть складатися в тому, що продукція буде більш дешевою, приблизно в 5-8 разів.
Одним із основних методів атестації є спектр комбінаційного розсіяння як паспорт вуглецевої наноструктури, по ньому можна визначити тип структури, а саме - це графіт, нанотрубка (одностінна чи багатостінна, її тип, діаметр), фулерени  (С60 або інший), графен. Із спектрів КР можна оцінити характерні розміри фрагментів [1], наявність дефектів та домішок, хоча для визначення домішок краще використовувати метод інфрачервоної спектроскопії, який добре розвинутий в Інституті фізики і їм добре володіють автори проекту. Наявність у спектрі G- та D-моди, є характеристикою будь-якого вуглецевого матеріалу. Певні значення співвідношення між інтенсивностями G- та D-моди, відношення напівширин, дають змогу віднести вуглецевий матеріал до графену, нанотрубок, сажі,  аморфного вуглецю тощо.
У започаткуванні серійного випуску графена в Україні у першу чергу зацікавлені:  вищі навчальні та наукові заклади, в тому числі і системи НАН України; організації Держспоживстандарту України та підприємства оптико-електронного та оптико-механічного профілю, порошкова металургія, лако-фарбова промисловість.
На підприємствах, що є нашими партнерами, є  технологічна база для налагодження цього виробництва, тому при виробництві більших партій можливо  отримати ще зменшення собівартості продукції. Найбільшою перевагою цього проекту буде те, що в Україні з’явиться вітчизняний виробник нановуглецевого матеріалу - графену, що дасть Україні можливість у майбутньому бути рівноправним партнером в міжнародному науковому-технчному співтоваристві.

Список використаних джерел:Довбешко Г.І., Копань В.С., Рево С.Л., Ніщенко М.М., Приходько Г.П., Пятковський М.Л., Семенцов Ю.І. Нанорозмірність структури терморозширенного графіту, Металлофизика и новейшие технологии,  т.27, N3, с.1001-1010, 2005.