朱授恩用自己設計制造的高溫爐制備出高質量石墨烯
荷蘭代爾夫特理工大學來自中國的博士生朱授恩,不久前用自己設計制造的高溫爐制備出高質量石墨烯,這一成果有望推動石墨烯這一新型材料的低成本、規(guī);苽。
石墨烯是一種由單層碳原子構成的蜂窩狀二維薄片,具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性,被視為革命性的神奇材料。但石墨烯的制備并非容易,英國曼徹斯特大學的海姆和諾沃肖洛夫因為在2004年首次制出石墨烯而獲得2010年度諾貝爾物理學獎。如今,他們使用的機械剝離法仍是實驗室制備石墨烯的常用方法之一。朱授恩設計制造的高溫爐設備運用化學氣相沉積原理制備石墨烯。當爐溫達到1000攝氏度,甲烷中的碳原子會在銅箔表面沉積,從而生成單原子層的石墨烯。這名來自福州的29歲留學生告訴記者,這套設備全部成本不到兩萬歐元,卻可在一小時內就制出石墨烯。
他說:“許多科學家嘗試運用這一原理制備石墨烯,方法上并沒有新意,技術本身一點也不難,難的是儀器設備的精密程度和操作過程中的精確控制!睋榻B,這種方法有望大幅降低石墨烯的工業(yè)化制備成本。朱授恩表示,計劃進一步改進設備,繼續(xù)研究石墨烯的低成本規(guī);苽浞椒。他已向歐洲專利局申請專利。
石墨烯
石墨烯(Graphene)是一種二維碳材料,是單層石墨烯、雙層石墨烯和少層石墨烯的統(tǒng)稱。石墨烯一直被認為是假設性的結構,無法單獨穩(wěn)定存在,直至2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Konstantin Novoselov),成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯,而證實它可以單獨存在,兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。并且,石墨烯在自然界也有產出,它體現為高能物理狀態(tài)下的圈量子的粒子態(tài)相。
石墨烯是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;導熱系數高達5300 W/m·K,高于碳納米管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s,又比納米碳管或硅晶體高,而電阻率只約10-8 Ω·m,比銅或銀更低,為世上電阻率最小的材料。因其電阻率極低,電子遷移的速度極快,因此被期待可用來發(fā)展更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由于石墨烯實質上是一種透明、良好的導體,也適合用來制造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。
石墨烯電池或將引領改革:充電10分鐘跑1000公里。