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制造大规模,高质量的石墨烯,中国处于世界领先地位

2018-08-27    来源:明仕msyz555手机版
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[ 导读 ]:目前,商业数量(公斤和吨)的石墨烯通常是由石墨用自上而下的方法制成的。它们可以作为粉末和液体,可以作为橡胶和碳纤维复合材料等其他产品的添加剂。为了充分发挥石墨烯的潜力,它确实需要大规模生产。这超出了目前的制造技术水平,但世界各地的研究实验室都在快速发展。
      石墨烯制造技术的现状
 
      目前,商业数量(公斤和吨)的石墨烯通常是由石墨用自上而下的方法制成的。它们可以作为粉末和液体,可以作为橡胶和碳纤维复合材料等其他产品的添加剂。为了充分发挥石墨烯的潜力,它确实需要大规模生产。这超出了目前的制造技术水平,但世界各地的研究实验室都在快速发展。化学气相沉积法(CVD)是制备石墨烯的另一种方法。这被称为自底向上方法,因为它按原子组装石墨烯薄片。CVD工艺在铜金属表面形成石墨烯。这是目前制作大规模石墨烯薄片的最佳选择。然而,这一过程仍在研究实验室中,因为有一些基本问题需要克服。
 
      通过CVD方法制作石墨烯的主要问题
 
      质量和速度总结这些问题。在质量方面,问题的主要来源是石墨烯同时从多个点生长在金属表面。这些点生长成岛状,这些岛在它们连接的片材中产生缺陷。以这种方式形成的一层石墨烯据说是多晶的。想象一下,一张由许多块相同材料松散拼接而成的布,你就会明白了。我们最终的目标是制造出一种完美无缺的材料,这种材料被称为单晶石墨烯。
 
      另一个问题是制造速度。目前的CVD方法以每分钟50微米的速度增长石墨烯。这可能并不意味着什么,所以考虑一下制作一平方米的石墨烯。我们使用了一平方米作为测量薄片石墨烯生产规模的基础。(一平方米=一平方米的吊床指数为0)加上一些假设,以这样的速度,只需两周就能产出一平方米的劣质产品。作为新工业革命的基础,几乎没有什么希望。
 
      然后,上周中国的一个团队发表了一篇相当有趣的论文……
 
QQ截图20180827063701
制造大规模,高质量的石墨烯,中国处于世界领先地位

      美国国家石墨烯协会(NGA)的利亚姆•克里奇利(Liam Critchley)让我注意到,北京大学(Peking University)和韩国蔚山国家科技学院(UNIST)聪明的女士和先生们宣布了一项新进展。他们的文章题为《工业铜箔上一米大小的单晶石墨烯的超快外延生长》(Ultrafast epitaxial growth of metretres single crystal graphene on industrial Cu foil),也许不是每个人都认为这篇文章引人入胜,但它引起了我的注意。谢谢利亚姆。中国所做的已经证明石墨烯的制造速度比想象的要快,同时质量也要高得多。这篇论文不是最容易阅读的;让我解释他们实际上做的:团队开始一块固体铜5×50厘米(250平方厘米)他们已经一层石墨烯在20分钟。这是迄今为止制造石墨烯最快的一次。他们还声称石墨烯是在这种材料上以单晶的形式生长出来的。这意味着它是一层非常高质量的石墨烯,只有一个原子厚。
 
      那么……
 
      它有很多含义,让我们集中在两个方面:速度:你会记得我计算过生产一平方米石墨烯需要14天。这项工作表明它现在可以在13小时内完成。这比之前最快的方法快26倍。这意味着我们可以得到更快的速度。我猜人们会开始将石墨烯的制造与制造计算机芯片的摩尔定律进行比较。质量:目前大多数的方法都是制作质量很差的多晶石墨烯,想想看,有很多单独的小块松散地粘在一起,做成一张平板。中国的这项工作表明他们已经生产出了接近单晶石墨烯的东西,这是质量最高的——一种没有缺陷的连续石墨烯。
 
QQ截图20180827063712

      都是些令人兴奋的东西,但让我们来看看这个。
 
      这里存在着市场炒作的危险。研究小组将这种方法描述为超快。记住,在这种情况下,超快意味着在13小时而不是14天内制造出一平方米的东西。这是一个很好的进步,但对于一个可行的制造过程来说仍然是一个痛苦的缓慢过程。还要考虑到,这种石墨烯薄片粘在金属铜箔上,必须被移除。然而,请继续关注进展,因为在石墨烯领域,这确实是向前迈出的一大步。
 
      就目前而言,就速度而言,是中国26:世界其他地区1。
 
 
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