Metodas paprastas: kamera pripildoma acetileno arba etileno dujomis ir deguonimi. Automobiline uždegimo žvake mišinys detonuojamas ir surenkamas susidaręs grafenas.
Chris Sorensen, Cortelyou-Rust universiteto fizikos profesorius, yra pagrindinis neseniai išduoto „Didelės apimties grafeno gamybos, anglies turinčių medžiagų detonavimu, proceso“ patento autorius. Atradime dalyvavo ir kiti Kanzaso universiteto tyrėjai – Arjunas Nepalas bei Gajendra Prasadas Singhas.
„Atradome efektyvų grafeno gamybos procesą. Mūsų sukurtas procesas turi daug privalumų, pradedant tuo, kad jis ekonomiškai pagrįstas, gamybą galima vykdyti dideliu mastu ir proceso metu nenaudojami kenksmingi chemikalai. O geriausia, kad vienam gramui grafeno pagaminti mūsų procesu, reikia daug mažiau energijos, kadangi užtenka vienos kibirkšties“, – sakė Ch. Sorensenas.
Grafenas yra vieno atomo storio šešiakampe gardele išdėstytų anglies atomų lakštas, ir tai ploniausia pasaulyje medžiaga. Nuo grafeno išskyrimo 2004 metais, mokslininkai atrado vertingas šios medžiagos fizines ir elektronines savybes,kurias galima daug kur pritaikyti, pavyzdžiui, efektyvioms įkraunamoms baterijoms ar geresnei elektronikai.
Ch. Sorenseno tyrėjų komandai kelias link netikėto grafeno kūrimo būdo prasidėjo, kuriant ir patentuojant anglies suodžių aerozolinius gelius. Jie kūrė gelius, pripildydami 17 litrų aliuminio kamerą acetileno dujomis ir deguonimi. Uždegimo žvake jie kameroje sukėlė detonaciją. Detonacijos produktas – suodžių aerozolinis gelis, kuris atrodė kaip „juodųjų angelų pyragas“, –sakė Ch. Sorensenas. Bet išanalizavę nuodugniau, tyrėjai išsiaiškino, kad tai buvo grafenas.
„Pagaminome grafeną dėl laimingo atsitiktinumo. Planavome gaminti aerozolinį gelį ir mums nuskilo“, – tvirtina Ch. Sorensenas.
Lyginant su kitais grafeno gamybos metodais, Ch. Sorenseno būdas išsiskiria paprastumu, efektyvumu, mažais kaštais ir galimybe gaminti pramoniniais mastais.
Gaminant grafeną kitais metodais, grafitas ilgai ir tiksliai nustatytoje temperatūroje „kepamas“ su reagentais — tokiais, kaip sieros rūgštis, natrio nitratas, kalio permanganatas ar hidrazinas. Gaminant kitais metodais, angliavandeniliai kaitinami 1000 °C temperatūroje su katalizatoriais.
Tokiems metodams reikia daug energijos, jie pavojingi ir nenašūs, kai tuo tarpu Ch. Sorenseno komandos metodu grafeną galima gaminti dideliais kiekiais, su minimaliomis energijos sąnaudomis ir ir be jokių pavojingų chemikalų.
„Tikrasis mūsų eksperimento žavesys – galime gaminti grafeną gramais, o ne miligramais“, – sakė A. Nepalas.
Dabar tyrėjų komanda stengiasi pagerinti grafeno kokybę ir laboratorinį procesą pritaikyti pramoniniam lygiui. Jie tobulina savo įrangą, kad po detonacijos susidariusio grafeno išėmimas iš kameros truktų sekundes, o ne minutes.
