Патент недели: как получить графен в жидком азоте
При непосредственном участии Федеральной службы по интеллектуальной собственности («Роспатента») мы решили ввести на сайте рубрику «Патент недели». Еженедельно в России патентуются десятки интересных изобретений и усовершенствований — почему бы не рассказывать о них в числе первых.
Патент: RU 2572325
Патентообладатель: Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Владимирский государственный университет имени Александра Григорьевича и Николая Григорьевича Столетовых».
Авторы: Дмитрий Абрамов, Сергей Аракелян, Дмитрий Кочуев, Степан Маков, Валерий Прокошев, Кирилл Хорьков.
Сегодня графен получают способами синтеза или отделения. Синтезируют его путем химического осаждения паров, термическим разложением карбида кремния, выращиванием на металлической поверхности и так далее. Так можно получить графен высокого качества, но этот способ связан с высокими расходами. Кроме того, он отнимает много времени, поскольку в таком производстве используется сложное оборудование. А сам процесс подразумевает соблюдение строгих технологических условий и специальные процедуры отделения и очистки графена.
Способы отделения объединяют такие методы как микромеханическое расслоение графита, жидкофазное расслоение графита, окисление графита и другие. Они более просты в реализации, но имеют существенные недостатки: малую долю выхода графена надлежащего качества и необходимость его очистки от сопутствующего материала и используемых технологических сред.
Владимирским государственным университетом предложен способ получения графена без использования химических веществ, требующих дополнительной очистки полученного материала.
Согласно их изобретению, графен получают путем расслоения графита в жидком азоте. Поверхность графитовой мишени обрабатывают пучком импульсного лазерного излучения с длительностью импульса порядка 10−13 секунд, перемещающимся по поверхности мишени. Такая скорость обеспечивает перекрытие 75% пятен воздействия лазерных импульсов.
В результате с поверхности графитовой мишени отслаивается графен с толщиной около 10 нанометров. После завершения процесса получения графеновый материал выдерживается в естественных условиях до полного испарения жидкого азота, а затем становится доступным для последующего исследования и использования. Так можно получать графеновые структуры различных форм и размеров с обеспечением высокой производительности и экологической чистоты производственного процесса.
Изобретение может быть использовано для получения материалов и элементов наноэлектроники, нанофотоники, газовых сенсоров и лазерных систем с ультракороткими импульсами излучения.