石墨烯的似錦前程
消費流程
“一種常見的石墨烯消費流程是化學氣相堆積法，但是也有其他辦法，例如噴墨打印法。就在去年，三一學院先進材料和生物工程鉆研小組消費了大量無缺陷少層的石墨烯。其他比較原始的辦法包括機械剝離法和多壁碳納米管的解離等。石墨烯也可以通過炫圖法等辦法來制備。”“氧化石墨烯的復原和石墨液剝離可以制備小片的石墨烯，但是CVD法則可制備大片的石墨烯。氧化石墨烯和石墨液剝離過程制備本錢低廉，并且會逐步實現(xiàn)規(guī)?；Ｈ欢?，其毛病是片的尺寸較大，且具有很多的缺陷。目前通過CVD法取得的石墨烯質量是較好的。”Ivan Vlassiouk說。通過CVD法，Vlassiouk的鉆研小組已經(jīng)開發(fā)了高分子聚合物，其中包括單層原子厚的六邊形碳原子。“在我們的這項鉆研工作之前，石墨烯的機械性能只能在微米尺度上體現(xiàn)。我們將尺度停止了拓寬，從而增加了其走向市場的可能性。”Vlassiouk說。他們制備的復合構造包括多層石墨烯。該納米復合材料層是導電的，而石墨烯的使用量只是目前正在使用的石墨烯量的50分之一。MIT的鉆研人員也宣布了一項以CVD為根底的石墨烯合成辦法。該過程是對MIT已經(jīng)使用過的辦法停止改進得到的。該新MIT系統(tǒng)采納了類似的化學蒸汽，但是腔室有兩個管，一個套著另外一個。流入管中的氣體通過準確放置的孔，從而使得襯底按順序暴露于氣體中。當帶狀物以25mm/min經(jīng)過腔室時，可以造成高質量的單層石墨烯;當輥軋速度進步20倍時，其依然可得到石墨烯涂層，但是其質量降低，具有更多的缺陷。“一些應用可能會須要高質量的石墨烯，但是一些領域只須要質量稍低一點的石墨烯即可。接下來的工作將是對基板停止預解決，從而可以除掉不想要的缺陷，進步石墨烯片的質量。”A. John Hart說。西北大學的鉆研人員開發(fā)了一種新的辦法來用石墨烯基墨水打印大型3D構造。之前的類似的嘗試招致了相對低的負載，而這并不能充分利用石墨烯的性質。而當石墨烯的體積增大時，會產(chǎn)生脆性構造。由Ramille Shah指導的團隊開發(fā)了一種可使用60%至70%的石墨烯墨水。“這種墨水經(jīng)過擠壓后，由于溶劑的蒸發(fā)從而產(chǎn)生了固化。由于有其他溶劑以及與聚合物粘結劑的互相接觸有助于進步構造的性能。由于其可以堅持固有形狀，因此我們可以建造大型物體。”Shah說。不只美國實驗室的鉆研人員在石墨烯路線上高歌猛進，來自韓國的鉆研團隊也不甘示弱，一些亞洲公司也正在積極開發(fā)大片石墨烯。這些鉆研人員也正在努力朝著裝置開發(fā)的方向努力。
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石墨烯基應用等可以利用石墨烯共同的強度，這些強度關于電子設施是十分有利的。“在2014年早期，IBM的Shu-Jen報道了由晶片規(guī)模的石墨烯制備的全功能ICs，其性能是之前的材料的1000倍。IBM旨在進步無線裝置通訊速度的現(xiàn)狀，并為碳基電子設施鋪平路線。”Miranda說。石墨烯在電子方面的另一個應用包括3D超級電容器。通過使用萊斯大學實驗室開發(fā)的激光誘導石墨烯技術，鉆研人員發(fā)現(xiàn)將激光聚焦在聚合物上，通過解決掉其他元素，可留下一層多孔石墨烯。因此鉆研人員可以在聚合物層的兩面取得垂直排列的超級電容器。這些超級電容器的能量存儲才干十分大，并且可以停止商業(yè)化消費。石墨烯在電子方面的另一個應用包括參與到二氧化鈦中作為鋰離子電池的電極。由于石墨烯的參與，其充放電才干進步了3倍。來自曼徹斯特大學的鉆研人員也嘗試將3D打印石墨烯用于合成輕巧的天線。所得天線具有實際可接受的回波損耗、增益、帶寬和輻射形式等。
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“盡管有很多公司都聲稱具有大量制備石墨烯的才干，但是在石墨烯的優(yōu)化方面仍有很大空間。因此，根底石墨烯應用依然會是接下來五年的鉆研重點。”Miranda說。較近的一項市場調查標明，石墨烯有望成為下一個碳納米管。剖析標明，石墨烯不會沿著硅元素的步調，而是會有更加寬泛的用途。
