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制备单层石墨烯仅用一小时

 


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本文摘要:生产实验数据显示,新方法可在一小时内制造这种单层水解石墨烯,未来将在工业领域大规模应用。

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生产实验数据显示,新方法可在一小时内制造这种单层水解石墨烯,未来将在工业领域大规模应用。最近,在浙江大学的高分子系进入瓶罐的实验室,该系教授在高超的同时向记者展示了类似咖啡粉的褐色粉末,同时向笔者说明。《自然通信》杂志日前公开发表了由高级课题组完成的石墨烯制造的研究成果。这种成果避免了现有石墨烯制作方法的诸多缺失,突破了传统的水解石墨烯制作方法,寻找了低成本制作单层石墨烯的绿色路线。

石墨烯是单层碳原子中含有的六角形蜂窝状薄片。20万块石墨烯相当于人类的头发线笔画。高超向记者说明,迄今为止碳的这种二维结构形式还不存在于科学家的庞加莱中,但仍难以实现,其重要课题是如何将石墨分层到极薄的薄片中。

2004年,英国曼彻斯特大学的海姆和诺沃肖洛夫最后成为了只有0.335纳米厚的石墨烯,这是世界上第一次获得单层石墨烯,两人也获得了2010年度的诺贝尔物理学奖。目前,两人明确提出的胶带纸粘贴法进化的机械挤压法已成为实验室采购石墨烯的常用方法。但是,该方法的局限性非常显着,制作了不同层数的石墨烯混合物,不能大规模制作单层石墨烯。

显然,石墨烯要确实构建应用,必须解决原料、材料和设备三个重要问题。原料是石墨烯,特别是单层石墨烯的材料是石墨烯原料组装的宏观材料,部件是将材料制作成功能性的装备。宏观材料问题已基本解决,最明显的原料问题仍在探索中。

他说。经过多年的探索,该研究团队再次发现了新型、廉价、有毒的铁系氧化剂,取代了延长半个世纪以上的氯系、锰系氧化剂,石墨烯制造过程缓慢,成本低,无污染,限于工业化的大规模制造。《自然通信》审查者评价,该方法对石墨烯未来的进一步应用具有最重要的意义。

关于新石墨烯分解技术,高度说明铁氧化剂分子的跳跃速度非常慢,可以像楔子一样慢慢地夹杂在石墨内部,慢慢地分层。在这个过程中,氧气还没有产生,这些气体不协助复盖层石墨,制造速度变慢。他说。这种制作方法之所以绿色,是因为没有爆炸的危险,产生有害物质,属于环境友好的技术。

同时,生产实验数据显示,该方法可在1小时内制造单层石墨烯,将来构建大规模工业。另外,在制作铁系氧化剂溶液后,可以干燥成为石墨烯粉末的材料时,可以立即溶解在溶剂中。该特性使石墨烯原料易于保存和运输。

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这次研究的顺利不是一蹴而就的。课题组以前用石墨烯制作了多种形式的宏观材料和超级电容器、锂电池等设备。

优秀的实验室环境也显示了他们的研究历史。在那里,记者看到大大小小的玻璃瓶里有不同形态的石墨烯材料,实验室拍摄的选择了《自然》杂志2011年度照片的石墨烯绳图,实验室粗的文竹叶子上也浮着选择了2013年度世界上最重要的液体材料记录的石墨烯弹性气凝胶,像电影胶片一样,每分钟可以纺织10米的倒数石墨烯薄膜。


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