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室温下制备石墨烯的新技术 仅需一个步骤5分钟

2015-03-31 08:56
论恒
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  美国加州理工学院的科研人员开发出一种在室温下制备石墨烯的全新技术,有望应用于太阳能电池、发光二极管、大型显示屏和各种电子产品。这使得石墨烯的商业化进程又迈出了坚实的一步。

  通常情况下,制备石墨烯大约需要10小时,9到10个不同的步骤。而新方法仅需一个步骤,大约5分钟。研究人员是在加热铜催化合成石墨烯的实验中发现新方法的。他们认为,形成石墨烯的关键是不能存在氧化铜,因而利用上世纪60年代开发的氢等离子体系统(即利用氢气电离产生氢等离子体)去除氧化铜。结果表明,该系统不仅如此,还可以产生石墨烯,而且产出的石墨烯质量更高,强度更大,且具有更高的电迁移率。

  只有一个原子厚度的石墨烯拥有许多独特的性能,其拉伸强度超过钢的200倍,电迁移率比硅高2至3倍,因此在工程和科技领域有着极为广泛的应用。不过,石墨烯要想达到工业应用,还有很大的难度。其制备以往需在1000摄氏度的高温下进行,不仅会产生无法控制的较大形变,严重影响其固有的属性,而且制备时间较长,且仅能生长出几平方毫米的高流动性石墨烯。

  新的制备方法可在室温下数分钟内产生高流动性和几乎无形变的石墨烯,其样本更是达到了几平方厘米大小。研究人员表示,利用新方法还可以产生几平方英寸大小的石墨烯,这为其今后的工业化应用铺平了道路。

  研究表明,新方法之所以可以生产出高质量的石墨烯,是由于氢等离子体与空气分子相互作用产生的氰基基团,可有效去除铜表面的缺陷。此外,科研人员还发现,传统的石墨烯生产是随机沉积的,而新的石墨烯生长方法更有序,沉积后可形成无缝片材,利于保持其机械和电子性能的完整性。

  由于新方法所制备的石墨烯质量较高,因此也拓展了其新的应用领域,如可用于防止材料降解,也可应用于太阳能电池和显示屏的透明电极。另外,还可以主动形成缺陷石墨烯晶格结构,从而产生新的机械和电子属性。

声明: 本文由入驻维科号的作者撰写,观点仅代表作者本人,不代表OFweek立场。如有侵权或其他问题,请联系举报。

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