科学家找到大规模生产纳米石墨烯薄片新方法 简单、经济,导电性可比传统酸性氧化法高688倍
此次研究由韩国蔚山国立科技学院的白钟范(音译)教授主导。研究人员将石墨和固态二氧化碳置于充满不锈钢球的筒罐中,两天后可经羧酸和机械力磨制加工,生产出石墨薄片,且边缘处于打开状态,以便产生化学反应。由羧酸处理的边缘可使石墨溶于质子溶剂之中,其中包括水和甲醇;也可溶于极性非质子型溶剂中,包括二甲基亚砜等。
一旦分散在溶剂之中,石墨薄片就会分离成5层或层数更少的纳米石墨烯薄片。为测试这些材料能否直接形成电子应用所需的模塑物体,研究人员将样本压缩为芯块。对比后发现,这些芯块的导电性可比由酸性氧化石墨法生产出的传统芯块高688倍。
为了形成大面积的纳米石墨烯薄膜,科学家基于3.5厘米×5厘米的硅晶片,对压缩芯块进行2小时高达900摄氏度的加热。随后,磨制而成的薄片边缘脱去了羧基,这意味着纳米薄片的边缘可与临近的薄片发生强劲的氢键结合,并保持黏合的状态,而酸性氧化压缩而成的芯块则会在加热过程中发生破碎的状况。研究人员表示,这一过程只会受到晶片的尺寸限制,生成的大面积薄膜的导电性将远超过酸性氧化法的产物,同时还将保有更高的透光率。
此外,通过改用氨或三氧化硫作为干冰的替代物,并使用不同的溶剂,科学家能自定义适用于电子产品、超级电容和可取代铂的无金属催化剂等不同应用的石墨烯薄片边缘,还能定制边缘以组装二维和三维结构等。
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