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| 加州理工研發(fā)出室溫下制備石墨烯新技術(shù) |
| 來(lái)源：中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng) 更新時(shí)間：2015-03-30 09:29:01 瀏覽次數(shù)： |
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各種石墨烯制備方法對(duì)比 （中國(guó)粉體技術(shù)網(wǎng)/班建偉）美國(guó)加州理工學(xué)院的科研人員開(kāi)發(fā)出一種在室溫下制備石墨烯的全新技術(shù)，有望應(yīng)用于太陽(yáng)能電池、發(fā)光二極管、大型顯示屏和各種電子產(chǎn)品。這使得石墨烯的商業(yè)化進(jìn)程又邁出了堅(jiān)實(shí)的一步。
只有一個(gè)原子厚度的石墨烯擁有許多獨(dú)特的性能，其拉伸強(qiáng)度超過(guò)鋼的200倍，電遷移率比硅高2至3倍，因此在工程和科技領(lǐng)域有著極為廣泛的應(yīng)用。不過(guò)，石墨烯要想達(dá)到工業(yè)應(yīng)用，還有很大的難度。其制備以往需在1000攝氏度的高溫下進(jìn)行，不僅會(huì)產(chǎn)生無(wú)法控制的較大形變，嚴(yán)重影響其固有的屬性，而且制備時(shí)間較長(zhǎng)，且僅能生長(zhǎng)出幾平方毫米的高流動(dòng)性石墨烯。
新的制備方法可在室溫下數(shù)分鐘內(nèi)產(chǎn)生高流動(dòng)性和幾乎無(wú)形變的石墨烯，其樣本更是達(dá)到了幾平方厘米大小。研究人員表示，利用新方法還可以產(chǎn)生幾平方英寸大小的石墨烯，這為其今后的工業(yè)化應(yīng)用鋪平了道路。
通常情況下，制備石墨烯大約需要10小時(shí)，9到10個(gè)不同的步驟。而新方法僅需一個(gè)步驟，大約5分鐘。研究人員是在加熱銅催化合成石墨烯的實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新方法的。他們認(rèn)為，形成石墨烯的關(guān)鍵是不能存在氧化銅，因而利用上世紀(jì)60年代開(kāi)發(fā)的氫等離子體系統(tǒng)（即利用氫氣電離產(chǎn)生氫等離子體）去除氧化銅。結(jié)果表明，該系統(tǒng)不僅如此，還可以產(chǎn)生石墨烯，而且產(chǎn)出的石墨烯質(zhì)量更高，強(qiáng)度更大，且具有更高的電遷移率。
研究表明，新方法之所以可以生產(chǎn)出高質(zhì)量的石墨烯，是由于氫等離子體與空氣分子相互作用產(chǎn)生的氰基基團(tuán)，可有效去除銅表面的缺陷。此外，科研人員還發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的石墨烯生產(chǎn)是隨機(jī)沉積的，而新的石墨烯生長(zhǎng)方法更有序，沉積后可形成無(wú)縫片材，利于保持其機(jī)械和電子性能的完整性。
由于新方法所制備的石墨烯質(zhì)量較高，因此也拓展了其新的應(yīng)用領(lǐng)域，如可用于防止材料降解，也可應(yīng)用于太陽(yáng)能電池和顯示屏的透明電極。另外，還可以主動(dòng)形成缺陷石墨烯晶格結(jié)構(gòu)，從而產(chǎn)生新的機(jī)械和電子屬性。
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