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制造无缺陷的石墨烯

时间: 2016年09月19日 | 作者: admin | 来源: Sciencedaily
德国化学家找到了一种廉价生产无缺陷石墨烯的方法。

 

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石墨烯是前景最被人看好的新材料之一。但是全世界的研究人员依然在寻找制造无缺陷石墨烯的低成本方法。

 

德国埃尔朗根-纽伦堡大学(FAU)的化学家率先成功地用石墨生产出了无缺陷石墨烯。他们的这项研究最近发表在《自然通讯》Nature Communications上。

 

石墨烯是一种由单层碳原子构成的二维材料。它的导电性和导热性都非常好,而且是透明的,具有柔性,但强度又十分大。石墨烯的独特性质使得它可以用在许多精尖科技中,比如用于制造柔性显示器的透明电极。

 

但是,目前的石墨烯制造技术,在产品的大小、面积和瑕疵(影响导电性)等方面都有待改良,因此半导体工业暂时还未真正应用石墨烯。一支由Andreas Hirsch教授领导的FAU研究团队最近在减少石墨烯的瑕疵这方面实现了突破。

 

利用添加剂苯甲腈,他们发现了一种直接用溶液制造无缺陷的石墨烯的方法。这种方法制造出的石墨烯能够无缺陷地切割,也可以通过设定载流子的数量获得特定电学性质。用这种方法生产出来的石墨烯的质量比以往任何方法都要高得多。此外,这项技术效率很高,成本低廉。

 

有一种常用的石墨烯传统制造方法是石墨的化学剥脱。这种方法要将金属离子嵌套在石墨(由碳构成)中,形成插层化合物。之后再用溶剂把单层碳原子,也就是石墨烯分离下来。

 

然后把稳定后的石墨烯从溶剂中分离出来。但在这个过程中,由于晶格中碳原子的水合或氧化作用,最终得到的石墨烯可能出现缺陷。FAU的研究人员发现了一种溶液可以解决这个问题。他们在这种溶液中添加了苯甲腈,从而让石墨烯能够在不产生多余的官能团的情况下被分离出来,因此得到的石墨烯是无缺陷的。

 

 “这个发现对于还原石墨烯合成领域的专家来说具有突破意义,”Hirsch 教授表示,“根据这项发现,我们预计用湿化学剥脱法制造的石墨烯的方法会取得巨大进步。比如,可以为半导体和感应器技术切割无缺陷的石墨烯。”

 

FAU 的研究人员设计的方法还具有另一项优势:在反应中,还原后的苯甲腈分子只要不接触氧气或水,它就会变成红色。根据变色,研究人员就能很容易地用吸收测量法对载流子进行计数。之前,只能通过测量电压来计算载流子数量。这意味着,石墨烯和电池研究人员现在有了测量充电状态的新方法。

 

来源:德国埃尔朗根-纽伦堡大学

翻译:徐寒易

 

原文链接:https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160902111251.htm


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