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石墨烯片的制作方法突破

发布日期:2014-05-09

        别在家里这么干。说真的,别这么干:根基上可以必定你不会乐成的,而且食物搅拌器今后也没法用了。不外,在本日(4月20日)出书的一篇研究文章所附的增补信息中,先容了一种在家中大量建造洁净的石墨烯片的要领。经剪切力剥离的石墨烯纳米片的局部透射电子显微镜图(理会度为原子级)

  石墨烯是世界上最薄、强度最大的质料;可导电性而且质地柔软;石墨烯的呈现掀起了从触摸屏到水处理惩罚险些所有规模的一场厘革。许多研究者都在 寻找一种要领,可以量产高品质的石墨烯片,这些人中就包罗了来自都柏林大学三一学院(Trinity College Dublin)的乔纳森·科尔曼(Jonathan Coleman)。

  在一篇颁发于《自然质料》(Nature Materials, 2012年影响因子35.749)的文章中,科尔曼教育的科研团队向人们描写了,他们是如何利用一个大功率(400W)的食物搅拌器,将半升 水,10~25毫升洗洁剂以及20~50克石墨烯粉末(这些粉末是从铅笔芯中提取的)一起运转了10~30分钟后,发生了大量的、悬浮在水中的毫米级石墨 烯片。这项研究获得了英国托马仕雯(Thomas Swan)公司的赞助。

  不外科尔曼又赶忙说道,这个要领还包罗了外貌活性剂(指代前文中的洗涤剂)与石墨烯的精妙配比,而他尚未果真这一配比。(正因如此我才没有 本身动手在家里试一试;他规划在下一篇文章中发布这一要领的具体信息)为了疏散石墨烯并对功效举办检测,实验中要用到离心机、电子显微镜和色谱。事实上, 利用食物搅拌机这种要领是被当做噱头厥后才加到研究中的——主要的事情是利用家产用搅拌器举办的。

  不外,科尔曼称,搅拌器这个例子说明白利用这一新要领来量产石墨烯长短常轻便的。托马仕雯(Thomas Swan)的商务总监安迪·古德温(Andy Goodwin)称他们已经对这项受专利掩护的进程举办了中试,该公司但愿能在本年年底到达日产量1kg,产物以干燥粉末可能液体分手物的形式销售,买家 可将产物喷涂在其他质料外貌上。

  “这是向低本钱、大局限制造石墨烯迈出的重要一步,”英国剑桥大学(University of Cambridge)的一位石墨烯规模的专家,安德亚·费拉里(AndreaFerrari)说道。“这种要领制出的石墨烯,在品质上靠近已报道的最好的 石墨烯,而且出产效率比之前提高了好几百倍。”

 

 

        5L 石墨烯悬浊液(在家产搅拌器中)

  这种要领制出的石墨烯片的品质还无法和安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Kostya Novoselov)制出的相提并论,这两位来自曼彻斯特大学的学者、同时也是2010年诺贝尔物理学奖得主,利用透明胶带从石墨中剥离出了石墨烯。在巨 细方面,与今朝企业中利用气相沉积法一个原子一个原子长出来的几米见方的石墨烯片对比也相形见绌。不外,除了用于高端电子设备,较量小的石墨烯片就足够了 ——真正的难点在于如何量产。

  尽量今朝石墨烯的年产量有几百吨——你可以很容易的在网上买到——可是质量东倒西歪。许多石墨烯片存在大量布局缺陷,可能外貌被厚厚的化学 物质所包围。这些城市影响石墨烯的导电性和其它性质,而且这些石墨烯片有好几百层厚。“我以为许多公司的产物甚至都不能称作是石墨烯,”科尔曼说道。

  这个搅拌器工艺出产出的石墨烯较量小,平均4~5层厚,不外没有布局缺陷——这就意味着其导电性很好。科尔曼认为搅拌器在液体中发生的剪切力足够将石墨烯从石墨块儿中疏散出来。(“就像打扑克的时候滑牌一样,”科尔曼表明道。)

  利用食物搅拌器并不是出产高品质石墨烯独一的要领。费拉里还认为,在某些环境下,利用超声疏散石墨可以生成质量更好的石墨烯。位于德国美因 茨市的马克思·普朗克高分子研究所(Max Planck Institute for Polymer Research)的冯新亮称,他最近在《美国化学会志》(Journal of the American Chemical Society, 化学规模著名期刊,2012年影响因子9.907)发文先容了一种电化学要领,可以更快地制出品质更好、更薄的石墨烯。(科尔曼指出,托马仕雯公司把握的 技能远远不止文献中报道的那些。)

  至于石墨烯的用途,“石墨烯固然不是万金油”,科尔曼说道,不外曾有报道,有研究人员对石墨烯用作太阳能电池和公共化学电池中的电极质料举 办了测试。科尔曼发起,石墨烯片还能用作填充质料加到塑料饮水瓶里——插手后可增加瓶子的强度,减小塑料的利用量,而石墨烯防备氧气、二氧化碳等气体逸出 的本领还可以耽误饮料的保质期。 

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