科學家找到大規模生產納米石墨烯薄片新方法

　　據美國物理學家組織網3月26日報道，韓國和美國的研究人員近日表示，通過混合固態二氧化碳和相應溶劑，能簡單、經濟地大規模生產出高質量的納米石墨烯薄片。相關研究報告發布在本周出版的美國《國家科學院院報》網絡版上。

　　石墨烯源自石墨，因極佳的導電性、導熱性和堅固性聞名。全世界的科學家都認為石墨烯將徹底改變計算、電子和醫藥領域現狀，但無法大規模生產石墨烯薄片卻阻礙了它的廣泛應用。論文的共同作者、美國凱斯西儲大學高分子科學和工程系的戴黎明(音譯)教授表示，他們開發了一種低成本的簡單方式，可大規模生產出質量更好的石墨烯薄片。而目前常用的是酸性氧化法，因需要使用有毒的化學物質，推廣受到影響。

　　此次研究由韓國蔚山國立科技學院的白鐘范(音譯)教授主導。研究人員將石墨和固態二氧化碳置于充滿不銹鋼球的筒罐中，兩天后可經羧酸和機械力磨制加工，生產出石墨薄片，且邊緣處于打開狀態，以便產生化學反應。由羧酸處理的邊緣可使石墨溶于質子溶劑之中，其中包括水和甲醇;也可溶于極性非質子型溶劑中，包括二甲基亞砜等。

　　一旦分散在溶劑之中，石墨薄片就會分離成5層或層數更少的納米石墨烯薄片。為測試這些材料能否直接形成電子應用所需的模塑物體，研究人員將樣本壓縮為芯塊。對比后發現，這些芯塊的導電性可比由酸性氧化石墨法生產出的傳統芯塊高688倍。

　　為了形成大面積的納米石墨烯薄膜，科學家基于3.5厘米×5厘米的硅晶片，對壓縮芯塊進行2小時高達900攝氏度的加熱。隨后，磨制而成的薄片邊緣脫去了羧基，這意味著納米薄片的邊緣可與臨近的薄片發生強勁的氫鍵結合，并保持黏合的狀態，而酸性氧化壓縮而成的芯塊則會在加熱過程中發生破碎的狀況。研究人員表示，這一過程只會受到晶片的尺寸限制，生成的大面積薄膜的導電性將遠超過酸性氧化法的產物，同時還將保有更高的透光率。

　　此外，通過改用氨或三氧化硫作為干冰的替代物，并使用不同的溶劑，科學家能自定義適用于電子產品、超級電容和可取代鉑的無金屬催化劑等不同應用的石墨烯薄片邊緣，還能定制邊緣以組裝二維和三維結構等。