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石墨烯量產(chǎn)化難我國科學(xué)家實(shí)現(xiàn)等離子體制備

2019-12-21 10:57:28來源：儀器網(wǎng)關(guān)鍵詞：石墨烯閱讀量：6670

　　【儀器網(wǎng) 材料化工】在人類進(jìn)化發(fā)展的幾千年歷史長河中良好，各種各樣的材料都做出了不可磨滅的重要貢獻(xiàn)逐步顯現。自石器時(shí)代起，人類使用的主要材料就在不斷更新引領。從鐵器自動化裝置、青銅器、瓷器應用前景，到現(xiàn)代的塑料有很大提升空間、纖維、橡膠首次、鋼鐵水泥等可能性更大，再到目前應(yīng)用廣泛的半導(dǎo)體、超導(dǎo)增幅最大、光纖等復(fù)合高分子材料共享應用，每一種新型材料的誕生與應(yīng)用，都象征著時(shí)代的不斷進(jìn)步和更迭標準。

　　對于下一個(gè)可能會影響人類文明發(fā)展的材料是什么示範推廣，2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、英國曼徹斯特大學(xué)物理學(xué)教授安德烈·海姆給出了答案即將展開。在近日舉行的2019中國科幻大會“科技與未來”專題論壇上大幅增加，安德烈·海姆提及特性，二維材料會是未來材料學(xué)的主要發(fā)展方向。作為諾獎(jiǎng)得主之一交流研討，安德烈對于材料科學(xué)重要的貢獻(xiàn)就是成功從石墨殘片中分離出石墨烯更加完善。

　　近日，我國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工程科學(xué)學(xué)院的夏維東教授帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)建設應用，與其合作者合肥碳藝科技有限公司共同提出“利用磁分散電弧產(chǎn)生大面積均勻熱等離子體合成石墨烯”的新方法支撐作用。這一研究進(jìn)程有望突破熱等離子體工藝或高能耗、或產(chǎn)品均勻性低和生產(chǎn)穩(wěn)定性不足的技術(shù)瓶頸動力，從而實(shí)現(xiàn)石墨烯材料的大規(guī)模連續(xù)生產(chǎn)同時。

　　石墨烯是一類從石墨中剝離出來的二維碳納米材料，其具有優(yōu)異的光學(xué)效高性、電學(xué)模式、力學(xué)、熱學(xué)性能及生物化學(xué)性質(zhì)提升，因此被認(rèn)為是一種未來革命性的功能材料高品質。然而，由于缺乏成熟的理論體系支撐能力，對于石墨烯制備技術(shù)的研究雖時(shí)有進(jìn)展資源優勢，但始終難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模穩(wěn)定制備，制約著其走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的步伐特征更加明顯。所以估算，如何改進(jìn)石墨烯制備方法，運(yùn)用前沿科學(xué)技術(shù)生產(chǎn)質(zhì)量優(yōu)異的大量石墨烯產(chǎn)品的可能性，成為促進(jìn)石墨烯技術(shù)的發(fā)展進(jìn)程的一個(gè)關(guān)鍵問題不要畏懼。

　　目前應(yīng)用廣泛的石墨烯制備方法主要有微機(jī)械剝離法、外延生長法問題、氧化還原法及化學(xué)氣相沉積法幾種保持競爭優勢。其中微機(jī)械剝離法生產(chǎn)效率低、而外延生長法雖然可以獲得高質(zhì)量石墨烯發展機遇，但對設(shè)備要求高長效機製，這兩種方法均無法工業(yè)化大面積生產(chǎn)》阵w系；瘜W(xué)氣相沉淀法和氧化還原法雖然可以大規(guī)模生產(chǎn)說服力，但化學(xué)氣相沉淀法所制備出的石墨烯的厚度難以控制搶抓機遇，且在沉淀過程中只有小部分的碳轉(zhuǎn)變成石墨烯分析，轉(zhuǎn)移過程復(fù)雜。利用氧化還原法制備時(shí)全面闡釋，由于單層石墨烯很薄非常激烈，容易團(tuán)聚競爭力所在，會降低石墨烯的導(dǎo)電性能及比表面積，而且氧化還原過程中容易引起石墨烯的晶體結(jié)構(gòu)缺陷領域，影響其應(yīng)用溝通機製。

　　此外，采用射頻感應(yīng)加熱和微波加熱等離子體制備石墨烯也是現(xiàn)階段的一種新方法註入新的動力，但這一過程能耗高，對于合成石墨烯的要求為毫秒級反應(yīng)時(shí)間，且難以實(shí)現(xiàn)均勻加熱約定管轄，因此也難以工業(yè)化應(yīng)用特性。

　　雖然制備難度很大，但鑒于石墨烯高于其他化工材料的優(yōu)異性質(zhì)表現明顯更佳，在制備方法上尋求突破狀態，真正實(shí)現(xiàn)石墨烯應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化才更值得期待。只有適合工業(yè)化生產(chǎn)的制備技術(shù)出現(xiàn)了指導，才是材料科學(xué)進(jìn)入下一個(gè)時(shí)代的真正標(biāo)志廣泛認同。

　　(資料來源：中國科學(xué)院、百度百科)

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