合成石墨烯新材料——超納米金剛石 成本低 質(zhì)量好

你很有可能聽(tīng)過(guò)石墨烯這種材料的種種過(guò)人之處，比方說(shuō)出色的強(qiáng)度、優(yōu)異的電氣性能、熱傳導(dǎo)性和電子遷移率。這些不同的特點(diǎn)都讓石墨烯在觸摸屏、半導(dǎo)體、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器等領(lǐng)域產(chǎn)生了巨大的影響。

但是，只有在原材料純凈的情況下，才能生產(chǎn)出高性能的石墨烯。生產(chǎn)高性能石墨烯是非常有挑戰(zhàn)性的事情，但是美國(guó)能源部下屬的阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室找到了一個(gè)可能的解決材料——超納米金剛石。

Anirudha Sumant是領(lǐng)導(dǎo)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的材料科學(xué)家，他們目前與加州大學(xué)河濱分校的合作，使用超納米金剛石(UNCD)作為基底合成出來(lái)的石墨烯。這種合成方式可以保證去除大部分雜質(zhì)。

文章的第一作者黛安娜·伯曼(Diana·Berman)說(shuō)：“當(dāng)我第一次通過(guò)掃描電子顯微鏡看到的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)這種方式做出來(lái)的石墨烯完整漂亮，這讓我非常驚訝。我一直在用不同的方法制作石墨烯，但是我從沒(méi)有看到過(guò)這么好的形狀。”

這種合成方式可以在更低的溫度下合成石墨烯，比起用碳化硅合成石墨烯的方式(現(xiàn)在廣泛使用的方式)要節(jié)省更多的時(shí)間。三四層的碳化硅晶體價(jià)格接近1200美元，而UNCD的成本價(jià)低于500美元，具更高的經(jīng)濟(jì)效益。

阿貢實(shí)驗(yàn)室的小組成員表示，他們一共獲得了三項(xiàng)專利。他們目前開(kāi)始瑞典空間物理研究所和歐洲航天局合作，開(kāi)發(fā)用于木星冰月亮探測(cè)器(JUICE)計(jì)劃的石墨烯涂層探針。阿貢實(shí)驗(yàn)室的研究團(tuán)隊(duì)目前正在為北卡羅來(lái)納大學(xué)的研究人員開(kāi)發(fā)用于生物傳感器的石墨烯探針。

研究人員目前已經(jīng)將研究成果發(fā)表到了《Nature Communications》上，當(dāng)然，實(shí)驗(yàn)室的研究人員還會(huì)繼續(xù)優(yōu)化這種石墨烯的制造方法。

此前曾有日本的研究者改進(jìn)了用碳化硅制作石墨烯的方式，雖然可以獲得更高品質(zhì)的石墨烯，但是成本上并沒(méi)有辦法降低。