ქიმიური დაჟანგვის მეთოდი გაფართოებადი გრაფიტის მიღების ტრადიციული მეთოდია. ამ მეთოდით, ბუნებრივი ფანტელებიანი გრაფიტი ერევა შესაბამის დამჟანგველსა და ინტერკალატორს, კონტროლდება გარკვეულ ტემპერატურაზე, მუდმივად ურიეთ, შემდეგ ირეცხება, იფილტრება და შრება გაფართოებადი გრაფიტის მისაღებად. ქიმიური დაჟანგვის მეთოდი შედარებით მოწიფულ მეთოდად იქცა ინდუსტრიაში, მარტივი აღჭურვილობის, მოსახერხებელი ექსპლუატაციისა და დაბალი ღირებულების უპირატესობებით.
ქიმიური დაჟანგვის პროცესის ეტაპები მოიცავს დაჟანგვას და ინტერკალაციას. გრაფიტის დაჟანგვა გაფართოებადი გრაფიტის წარმოქმნის ძირითადი პირობაა, რადგან ინტერკალაციის რეაქციის შეუფერხებლად წარმართვა დამოკიდებულია გრაფიტის ფენებს შორის გახსნის ხარისხზე. ოთახის ტემპერატურაზე ბუნებრივ გრაფიტს აქვს შესანიშნავი სტაბილურობა და მჟავასა და ტუტესადმი მდგრადობა, ამიტომ ის არ რეაგირებს მჟავასთან და ტუტესთან, ამიტომ ოქსიდანტის დამატება ქიმიური დაჟანგვის აუცილებელ ძირითად კომპონენტად იქცა.
არსებობს ოქსიდანტების მრავალი სახეობა, ძირითადად გამოყენებული ოქსიდანტებია მყარი ოქსიდანტები (მაგალითად, კალიუმის პერმანგანატი, კალიუმის დიქრომატი, ქრომის ტრიოქსიდი, კალიუმის ქლორატი და ა.შ.), ასევე შეიძლება იყოს ზოგიერთი ოქსიდანტური თხევადი ოქსიდანტი (მაგალითად, წყალბადის ზეჟანგი, აზოტის მჟავა და ა.შ.). ბოლო წლებში აღმოჩნდა, რომ კალიუმის პერმანგანატი არის მთავარი ოქსიდანტი, რომელიც გამოიყენება გაფართოებადი გრაფიტის მომზადებაში.
დამჟანგავის მოქმედებით, გრაფიტი იჟანგება და გრაფიტის ფენაში არსებული ნეიტრალური ქსელური მაკრომოლეკულები დადებითი მუხტის მქონე ბრტყელ მაკრომოლეკულებად იქცევა. ერთი და იგივე დადებითი მუხტის განზიდვის ეფექტის გამო, გრაფიტის ფენებს შორის მანძილი იზრდება, რაც ინტერკალატორს გრაფიტის ფენაში შეუფერხებლად შესვლის არხს და სივრცეს უქმნის. გაფართოებადი გრაფიტის მომზადების პროცესში ინტერკალატორი ძირითადად მჟავაა. ბოლო წლებში მკვლევარები ძირითადად იყენებენ გოგირდმჟავას, აზოტმჟავას, ფოსფორმჟავას, პერქლორმჟავას, შერეულ მჟავას და გამყინვარების ძმარმჟავას.
ელექტროქიმიური მეთოდი გულისხმობს მუდმივი დენის გამოყენებას, როდესაც ელექტროლიტის სახით ჩანართის წყალხსნარი, გრაფიტი და ლითონის მასალები (უჟანგავი ფოლადი, პლატინის ფირფიტა, ტყვიის ფირფიტა, ტიტანის ფირფიტა და ა.შ.) ქმნის კომპოზიტურ ანოდს, ლითონის მასალები ელექტროლიტში კათოდურად არის ჩასმული დახურულ მარყუჟს ქმნის; ან ელექტროლიტში შეჩერებული გრაფიტი, ელექტროლიტში ერთდროულად არის ჩასმული უარყოფით და დადებით ფირფიტაში, ორი ელექტროდის მეშვეობით ენერგიით იტენება, ანოდური დაჟანგვის მეთოდი. გრაფიტის ზედაპირი იჟანგება კარბოკატამდე. ამავდროულად, ელექტროსტატიკური მიზიდულობისა და კონცენტრაციული სხვაობის დიფუზიის კომბინირებული მოქმედებით, მჟავას იონები ან სხვა პოლარული ინტერკალანტური იონები ჩასმულია გრაფიტის ფენებს შორის გაფართოებადი გრაფიტის წარმოქმნით.
ქიმიური დაჟანგვის მეთოდთან შედარებით, ელექტროქიმიური მეთოდით გაფართოებადი გრაფიტის მოსამზადებლად მთელი პროცესის განმავლობაში, ოქსიდანტის გამოყენების გარეშე, დამუშავების რაოდენობა დიდია, კოროზიული ნივთიერებების ნარჩენი რაოდენობა მცირეა, რეაქციის შემდეგ ელექტროლიტის გადამუშავება შესაძლებელია, მჟავას რაოდენობა მცირდება, ხარჯები იზოგება, გარემოს დაბინძურება მცირდება, აღჭურვილობის დაზიანება დაბალია და მომსახურების ვადა იზრდება. ბოლო წლებში ელექტროქიმიური მეთოდი თანდათან გახდა გაფართოებადი გრაფიტის მოსამზადებლად სასურველი მეთოდი მრავალი საწარმოს მიერ მრავალი უპირატესობით.
აირადი ფაზის დიფუზიის მეთოდი გულისხმობს გაფართოებადი გრაფიტის მიღებას ინტერკალატორის აირადი ფორმით გრაფიტთან კონტაქტით და ინტერკალაციური რეაქციით. როგორც წესი, გრაფიტი და ჩანართი თავსდება სითბოს მდგრადი მინის რეაქტორის ორივე ბოლოში, ხოლო ვაკუუმი იტუმბება და ჰერმეტულად იკეტება, ამიტომ ის ასევე ცნობილია, როგორც ორკამერიანი მეთოდი. ეს მეთოდი ხშირად გამოიყენება ინდუსტრიაში ჰალოგენიდ-EG და ტუტე ლითონის -EG სინთეზირებისთვის.
უპირატესობები: რეაქტორის სტრუქტურისა და თანმიმდევრობის კონტროლი შესაძლებელია, ხოლო რეაქტანტებისა და პროდუქტების გამოყოფა მარტივია.
ნაკლოვანებები: რეაქციის მოწყობილობა უფრო რთულია, ოპერაცია უფრო რთულია, ამიტომ გამომავალი მოცულობა შეზღუდულია, რეაქცია უნდა ჩატარდეს მაღალი ტემპერატურის პირობებში, დრო უფრო გრძელია და რეაქციის პირობები ძალიან მაღალია, მომზადების გარემო უნდა იყოს ვაკუუმი, ამიტომ წარმოების ღირებულება შედარებით მაღალია, არ არის შესაფერისი მასშტაბური წარმოების აპლიკაციებისთვის.
შერეული თხევადი ფაზის მეთოდი გულისხმობს ჩასმული მასალის პირდაპირ შერევას გრაფიტთან, ინერტული აირის მობილურობის დაცვის ან დალუქვის სისტემის ქვეშ, გაფართოებადი გრაფიტის მისაღებად გათბობის რეაქციის დროს. ის ხშირად გამოიყენება ტუტე ლითონ-გრაფიტის ლამინარული ნაერთების (GIC) სინთეზისთვის.
უპირატესობები: რეაქციის პროცესი მარტივია, რეაქციის სიჩქარე სწრაფია, გრაფიტის ნედლეულისა და ჩანართების თანაფარდობის შეცვლით შესაძლებელია გაფართოებადი გრაფიტის გარკვეული სტრუქტურისა და შემადგენლობის მიღწევა, რაც უფრო შესაფერისია მასობრივი წარმოებისთვის.
ნაკლოვანებები: წარმოქმნილი პროდუქტი არასტაბილურია, ძნელია გაუმკლავდეს თავისუფალ ჩასმულ ნივთიერებას, რომელიც მიმაგრებულია GIC-ების ზედაპირზე და ძნელია გრაფიტის ფენებს შორისი ნაერთების კონსისტენციის უზრუნველყოფა დიდი რაოდენობით სინთეზის დროს.
დნობის მეთოდი გულისხმობს გრაფიტის შერევას ინტერკალაციურ მასალასთან და გაცხელებას გაფართოებადი გრაფიტის მისაღებად. იმის გათვალისწინებით, რომ ევტექტიკურ კომპონენტებს შეუძლიათ სისტემის დნობის წერტილის დაწევა (თითოეული კომპონენტის დნობის წერტილზე დაბლა), ეს არის სამკომპონენტიანი ან მრავალკომპონენტიანი გაჟღენთილი სპირტის (GIC) მომზადების მეთოდი გრაფიტის ფენებს შორის ერთდროულად ორი ან მეტი ნივთიერების (რომლებსაც უნდა შეეძლოთ გამდნარი მარილის სისტემის ფორმირება) ჩასმა. ზოგადად გამოიყენება ლითონის ქლორიდების - GIC-ების მომზადებაში.
უპირატესობები: სინთეზის პროდუქტს აქვს კარგი სტაბილურობა, ადვილად ირეცხება, მარტივი რეაქციის მოწყობილობა, დაბალი რეაქციის ტემპერატურა, მოკლე დრო, შესაფერისია ფართომასშტაბიანი წარმოებისთვის.
ნაკლოვანებები: რეაქციის პროცესში პროდუქტის შეკვეთის სტრუქტურისა და შემადგენლობის კონტროლი რთულია, ხოლო მასობრივი სინთეზის დროს პროდუქტის შეკვეთის სტრუქტურისა და შემადგენლობის თანმიმდევრულობის უზრუნველყოფა რთულია.
წნევითი მეთოდი გულისხმობს გრაფიტის მატრიცის შერევას ტუტემიწა ლითონთან და იშვიათმიწა ლითონების ფხვნილთან და რეაქციაში შეყვანას წნევის პირობებში M-GICS-ის მისაღებად.
ნაკლოვანებები: ჩასმის რეაქციის ჩატარება შესაძლებელია მხოლოდ მაშინ, როდესაც ლითონის ორთქლის წნევა აღემატება გარკვეულ ზღვარს; თუმცა, ძალიან მაღალი ტემპერატურის გამო, ლითონისა და გრაფიტის მიერ კარბიდების წარმოქმნა ადვილია, რეაქცია უარყოფითია, ამიტომ რეაქციის ტემპერატურა გარკვეულ დიაპაზონში უნდა დარეგულირდეს. იშვიათმიწა ლითონების ჩასმის ტემპერატურა ძალიან მაღალია, ამიტომ რეაქციის ტემპერატურის შესამცირებლად საჭიროა წნევა. ეს მეთოდი შესაფერისია დაბალი დნობის წერტილის მქონე ლითონ-გლიკოზიდების (GICS) მისაღებად, მაგრამ მოწყობილობა რთულია და მუშაობის მოთხოვნები მკაცრია, ამიტომ ამჟამად იშვიათად გამოიყენება.
ასაფეთქებელი მეთოდი ზოგადად იყენებს გრაფიტს და გაფართოების აგენტს, როგორიცაა KClO4, Mg(ClO4)2·nH2O, Zn(NO3)2·nH2O პიროპიროს ან ნარევებს, რომლებიც მომზადებულია გაცხელებისას, გრაფიტი ერთდროულად ჟანგვისა და ინტერკალაციის რეაქციას განიცდის კამბიუმის ნაერთთან, რომელიც შემდეგ ფართოვდება „ასაფეთქებელი“ გზით, რითაც მიიღება გაფართოებული გრაფიტი. როდესაც ლითონის მარილი გამოიყენება გაფართოების აგენტად, პროდუქტი უფრო რთული ხდება, რომელიც შეიცავს არა მხოლოდ გაფართოებულ გრაფიტს, არამედ ლითონსაც.
