可實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量石墨烯的大量制備,同時(shí)也為兼具特定構(gòu)造、性能和運(yùn)用的石墨烯三維體材質(zhì)的制備提供了一個(gè)基本思路。近日,我所納米與界面催化研究組(502組)金立、傅強(qiáng)和包信和等研究人員與中科院金屬所成會(huì)明研究員***的研究小組協(xié)作,運(yùn)用本組近來研制的深紫外激光光電子發(fā)射顯微鏡(DUV-PEEM)系統(tǒng)對(duì)單層石墨烯生長(zhǎng)過程和構(gòu)造開展了研究,并成功發(fā)現(xiàn),在Pt表面上運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法(CVD)生長(zhǎng)取得的毫米尺寸的單層石墨烯中,具凹角分界的石墨烯片層為多晶構(gòu)造,存在不同的晶格傾向,而只有凸角分界的石墨烯片層則具理想的單晶構(gòu)造。該方式作為一個(gè)**主要的判據(jù),確證了運(yùn)用CVD方式能取得大面積、單層、單晶石墨烯。該成果近日刊出在《自然-通訊》NatureCommunications上((2012)/ncomms/journal/v3/n2/full/)。我所深紫外激光光發(fā)射電子顯微鏡(PEEM)研制是國(guó)家關(guān)鍵科研配備研制項(xiàng)目(“深紫外全固態(tài)激光源關(guān)鍵科研配備研制”)資助下得到的**主要成果。石墨烯的厚度可達(dá)頭發(fā)絲的20萬(wàn)分之一,強(qiáng)度是鋼的200倍。新型石墨烯市價(jià)
石墨烯的主要應(yīng)用1、傳感器石墨烯可以做成化學(xué)傳感器,這個(gè)過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的,根據(jù)部分學(xué)者的研究可知,石墨烯化學(xué)探測(cè)器的靈敏度可以與單分子檢測(cè)的極限相比擬。石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使它對(duì)周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料,石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測(cè)多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。2、晶體管石墨烯可以用來制作晶體管,由于石墨烯結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性,這種晶體管在接近單個(gè)原子的尺度上依然能穩(wěn)定大氏地工作。相比之下,目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會(huì)失去穩(wěn)定性;石墨烯中電子對(duì)外場(chǎng)的反應(yīng)速度超快這一特點(diǎn),又使得由它制成的晶體管可以達(dá)到極高的工作頻率。安徽石墨烯生產(chǎn)企業(yè)基于氧化石墨烯制備的石墨烯導(dǎo)熱膜,具有良好的熱導(dǎo)率,可作為各類電子設(shè)備的優(yōu)良的散熱材料。
氧化-還原法制備成本低廉且容易實(shí)現(xiàn),成為制備石墨烯的比較好方法,而且可以制備穩(wěn)定的石墨烯懸浮液,解決了石墨烯不易分散的問題。氧化-還原法是指將天然石墨與強(qiáng)酸和強(qiáng)氧化性物質(zhì)反應(yīng)生成氧化石墨(GO),經(jīng)過超聲分散制備成氧化石墨烯(單層氧化石墨),加入還原劑去除氧化石墨表面的含氧基團(tuán),如羧基、環(huán)氧基和羥基,得到石墨烯。氧化-還原法被提出后,以其簡(jiǎn)單易行的工藝成為實(shí)驗(yàn)室制備石墨烯的**簡(jiǎn)便的方法,得到廣大石墨烯研究者的青睞。Ruoff等發(fā)現(xiàn)通過加入化學(xué)物質(zhì)例如二甲肼、對(duì)苯二酚、硼氫化鈉(NaBH4)和液肼等除去氧化石墨烯的含氧基團(tuán),就能得到石墨烯。氧化-還原法可以制備穩(wěn)定的石墨烯懸浮液,解決了石墨烯難以分散在溶劑中的問題。氧化-還原法的缺點(diǎn)是宏量制備容易帶來廢液污染和制備的石墨烯存在一定的缺陷,例如,五元環(huán)、七元環(huán)等拓?fù)淙毕莼虼嬖?OH基團(tuán)的結(jié)構(gòu)缺陷,這些將導(dǎo)致石墨烯部分電學(xué)性能的損失,使石墨烯的應(yīng)用受到限制。
石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp雜化軌道成鍵,并有如下的特點(diǎn):碳原子有4個(gè)價(jià)電子,其中3個(gè)電子生成sp鍵,即每個(gè)碳原子都貢獻(xiàn)一個(gè)位于pz軌道上的未成鍵電子,近鄰原子的pz軌道與平面成垂直方向可形成π鍵,新形成的π鍵呈半填滿狀態(tài)。研究證實(shí),石墨烯中碳原子的配位數(shù)為3,每?jī)蓚€(gè)相鄰碳原子間的鍵長(zhǎng)為1.42×10米,鍵與鍵之間的夾角為120°。除了σ鍵與其他碳原子鏈接成六角環(huán)的蜂窩式層狀結(jié)構(gòu)外,每個(gè)碳原子的垂直于層平面的pz軌道可以形成貫穿全層的多原子的大π鍵(與苯環(huán)類似),因而具有優(yōu)良的導(dǎo)電和光學(xué)性能。石墨烯具有非常良好的光學(xué)特性,在較寬波長(zhǎng)范圍內(nèi)吸收率約為2.3%,看上去幾乎是透明的。在幾層石墨烯厚度范圍內(nèi),厚度每增加一層,吸收率增加2.3%。大面積的石墨烯薄膜同樣具有優(yōu)異的光學(xué)特性,且其光學(xué)特性隨石墨烯厚度的改變而發(fā)生變化。這是單層石墨烯所具有的不尋常低能電子結(jié)構(gòu)。室溫下對(duì)雙柵極雙層石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管施加電壓,石墨烯的帶隙可在0~0.25eV間調(diào)整。施加磁場(chǎng),石墨烯納米帶的光學(xué)響應(yīng)可調(diào)諧至太赫茲范圍。常州第六元素?fù)碛醒趸母咝Ъ兓夹g(shù)。
在聲學(xué)領(lǐng)域,利用石墨烯材料極低的質(zhì)量密度、極薄的厚度以及極高的機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)異特性,其可作為振膜應(yīng)用于發(fā)聲器件中,可獲得優(yōu)異的頻譜特性。第六元素研發(fā)的石墨烯振膜,經(jīng)過客戶測(cè)試,該石墨烯發(fā)聲器件具有非常好的頻譜特性,保真度高。掛脖藍(lán)牙耳機(jī)采用的是石墨烯振膜有薄且強(qiáng)韌的特點(diǎn),精確傳遞聲音又不會(huì)過薄變形。其實(shí)石墨烯同樣也是一種可以用來做振膜的材料。相信不少人都知道,石墨和鉆石其實(shí)是同樣的碳元素物質(zhì)。石墨烯同樣也是一種天然的材料,但是也就是近年才真正有技術(shù)能真正人工分離石墨烯,并且應(yīng)用在材料方面。傳統(tǒng)的塑膠pv材料的振膜,并不足夠滿足復(fù)雜多樣的聲音同時(shí)呈現(xiàn),新的石墨烯材料由于具備較好的韌性和強(qiáng)度,所以稱為了耳機(jī)振膜新的選材。由于超輕超薄形變以后還能輕易恢復(fù),滿足耳機(jī)用不高的功率驅(qū)動(dòng)振膜產(chǎn)生復(fù)雜的聲音。石墨烯可以做成化學(xué)傳感器。青海石墨烯漿料
氧化石墨烯易于剝離成穩(wěn)定的氧化石墨烯分散液,易于成膜。新型石墨烯市價(jià)
目前第六元素全資子公司常州第六元素半導(dǎo)體有限公司已與客戶成功開發(fā)石墨烯超級(jí)銅復(fù)合材料(“超級(jí)銅”),“超級(jí)銅”利用CVD沉積技術(shù)制備而成,石墨烯超級(jí)銅導(dǎo)電率高于銀10%,如成功應(yīng)用于電機(jī),若按10%替換,則每年節(jié)約用電,相當(dāng)于葛洲壩電站近2個(gè)月的發(fā)電量,節(jié)約電費(fèi)約20億元。近日,中國(guó)中車高電導(dǎo)率銅基復(fù)合材料“超級(jí)銅”登上央視《焦點(diǎn)訪談》節(jié)目。據(jù)中國(guó)中車介紹,“超級(jí)銅”由中車研究院與上海交通大學(xué)張荻團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā),是一種高電導(dǎo)率銅基復(fù)合材料。“超級(jí)銅”利用石墨烯較好的導(dǎo)電性和力學(xué)性能與銅材料片堆疊制成,實(shí)現(xiàn)了石墨烯和銅的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,超級(jí)銅的導(dǎo)電性能超過銀10%,如果全國(guó)10%的電機(jī)用上這種“超級(jí)銅”材料,那么一年可以節(jié)省出180多億度電。180億度電相當(dāng)于節(jié)省出一個(gè)葛洲壩電站(2022年葛洲壩電站完成發(fā)電量)。目前,“超級(jí)銅”已完成中試驗(yàn)證,驗(yàn)證了超級(jí)銅的量產(chǎn)可行性,并實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn),接下來將加快批量化制造進(jìn)程。新型石墨烯市價(jià)