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美國萊斯大學: 新技術使垃圾化身石墨烯

2020/2/10編輯:Ma Liang 人氣:1168


阿儀網 實驗室動態】近日,美國萊斯大學研究人員在《自然》上報道,他們可以將從食物殘渣到汽車舊輪胎的任何含碳固體轉化成石墨烯。如今,從高強度塑料到柔性電子產品,由石墨烯制成的材料使用范圍十分廣泛,F有技術只能生產極少量的“完美”石墨烯,而在實驗室里,這種新方法已經可以每天生產出幾克近乎原始的石墨烯,研究人員現在正在擴大其產能至每天數公斤。
  石墨烯的碳原子薄片像六角細鐵絲網一樣排列,其強度比鋼高,導電、導熱性能優于銅,可作為防止金屬生銹的不透水屏障。但是,自2004年被發現以來,高質量石墨烯無論單層還是多層的工業規模制造和提純都價格不菲。對于制造發光二極管等小型器件來說,這不成問題,但對于大批量應用而言,則成本太高。而高產量的生產方法,如從大塊礦物石墨中剝離石墨烯,則會產生多達50層的石墨烯片,這對大多數應用來說并不理想。
  2014年,萊斯大學化學家James Tour和同事發現,可以用激光擊破一種叫做炭黑的無定形碳,從而制造出一種只有幾層厚的純石墨烯。短暫的脈沖將碳加熱到3000開爾文以上,使碳原子間的鍵斷裂。當碳冷卻后,它會聚合成最穩定的結構——石墨烯。但這種方法制備的石墨烯仍然很少,并且要消耗大量能量。
  兩年前,Tour的研究生Luong Xuan Duy注意到,其他研究者通過電擊一種材料,制造出了金屬納米顆粒,同時產生了同樣短暫的熱沖擊波。
  “我想知道是否可以用它來加熱碳源并產生石墨烯。”Duy說。
  他在一個透明的玻璃瓶中放入一小塊炭黑,并用400伏特的電壓轟擊了約200毫秒。一開始他得到了無用的東西,但稍作調整之后,他成功獲得了一個明亮的黃白色閃光,這表明瓶內的溫度達到3000開爾文左右;瘜W檢測表明,他制備出了石墨烯。
  這是一種理想的能夠大批量使用的石墨烯。當碳原子凝聚形成石墨烯時,它們并未像在石墨中那樣有規律地堆積,而是成為一種渦輪態堆疊——石墨烯層以各種角度相互交錯的石墨烯材料。當在水或其他溶劑中時,渦輪態堆疊的石墨烯的每一層都能與加入的任何復合材料相互作用。

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(來源: 中國科學院科技產業網 )

標簽:石墨烯,石墨烯對人體的危害,電地暖弊端石墨烯

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