石墨烯的生产工艺

石墨烯是由单层碳原子组成的二维晶体，具有很高化学稳定性，并具有优于碳纳米管和金刚石的高导热性常温下高于纳米碳管或硅晶体的电子迁移率低于铜或银的电阻率等物理特性，因此成为了制备功耗更小速率更高的新一代纳米电子元件的重要候选材料。年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，从石墨中成功分离出石墨烯，从而证实石墨烯可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”共同获得年诺贝尔物理学奖。十余年来，各国科研人员针对石墨烯开展了大量研究工作，试图研制出高效可控的制备石墨烯纳米带的技术工艺。基于法国SOLEIL同步加速器X射线等实验的研究成果，法美科学团队成功研制出一种用于生产石墨烯纳米带半导体的方法。科研人员在碳化硅表面刻蚀凹槽，并以此作为基板，通过控制基板的几何形状，在其上形成仅有几纳米宽的石墨烯纳米带。该技术可高效可控地制备石墨烯半导体，为石墨烯规模化工业生产带来可能，同时也使新一代高密度集成电路的制备不再遥不可及。研究人员已经设计出了一种在各种表面上“喷涂石墨烯”的方法通过拉伐尔喷嘴(Lavalnozzle)将加速液滴至超音速，韩国大学的SamSYoon教授，已经设计出了一套“动力喷雾沉积系统”(kineticspraydepositionsystem)。

生产石墨烯

而美国伊利诺伊大学芝加哥分校的AlexanderYarin教授相信，该技术可用于制造“载液式悬浮石墨烯片”。科学家们一直期望着“完美无瑕”的整体涂层，但在这项研究中，他们惊讶地发现，材料在沉积过程中，竟然可以自行修复片上存在的缺陷。

研究人员推测：可能是材料被以超音速的速度击中衬底，因此“不完美的”石墨烯被迫向所有方向延展，而相互连接的各个碳原子，此回复到了更均匀的六边形排列。其研究报告已发表在一期《先进功能材料》(AdvancedFunctionalMaterials)上。中国科技网讯据法国国家科学研究院月日消息，一支由美国佐治亚理工学院法国国家科学研究中心法国SOLEIL同步辐射光源法国洛林大学让·拉穆尔研究所和格勒诺布尔尼尔研究所的科研人员组成的团队，历经年的合作研究，成功开发出生产石墨烯纳米带的新技术。（李宏策）?《科技日报》一版（--）提要石墨烯高峰论坛近日在深圳召开，石墨烯这种神奇的材料再次引发了全世界的关注。

孟英介绍：“年产吨粉性生产线建成以后，我们生产的石墨烯成本将降到克元，成本的大幅降低，将会使石墨烯更多地应用到相关产品上。

石墨

专门研究生产石墨烯的企业——唐山建华实业集团总裁孟英介绍：“石墨烯是已知的世界上最薄最坚硬的纳米材料，石墨烯的生产工艺几乎是完全透明的，石墨烯材料的导电性能是铜的倍至0倍。

”在建华实业集团生产基地，记者领略了这种“神奇材料”——石墨烯微片是一种像棉花一样的黑色絮状物，极轻，盛满一个升的白色塑料桶仅重克。在建华实业集团科研中心，研究人员给记者现场演示了石墨烯电容器快速充放电的实验，记者看到一小块由石墨烯制作的电池充放电只需秒钟。孟英介绍，石墨烯电池一旦问世，有望将电池容量增加倍，充电时间缩短至几分钟，使用石墨烯基超级电容替代电池，充放电时间最短甚至可以达到几秒钟。

石墨烯“出道”虽短，但石墨烯的生产工艺是世上最薄强度的材料，只有纳米厚，万层石墨烯叠加起来的厚度大概等于一根头发丝的直径。

石墨烯在电子航天军工新能源新材料等领域有着广阔的应用潜力：凭借石墨烯优良的电学性能，石墨烯的生产工艺将是潜力取代硅制作超微型晶体管的新型材料，未来计算机的运行速度有望提高至0倍；其轻盈坚韧的特性，又是制作超轻防弹衣超轻飞机材料的；此外，这种新材料也可取代碳纤维用于船身和自行车车身；一些研究人员表示石墨烯甚至可以取代硅，用于制造电脑芯片。据了解，目前业界主要有化学气相沉积法氧化石墨烯的生产工艺还原法热解碳化硅法等石墨烯批量制备技术，常见的石墨烯大部分都是由石墨片剥离而成，全球只有少数几家企业可以进行工业化生产。”孟英介绍，自去年年底，建华实业在河北省投产首条年产万克石墨烯粉性生产线之后，目前一条年产吨的粉性生产线正在紧张组装中，将于今年月底正式投产。

从年开始，孟英和他的科研团队在石墨烯氧化石墨烯的生产工艺还原法的基础上独辟蹊径，对已有制备技术进行了变革，终于设计出了具有自主知识产权的生产工艺和装备，使大规模生产成为现实。

石墨烯的应用范围很广，从柔性电子产品到智能服装，从可折叠显示器到有机太阳能电池，甚至未来的太空电梯都可以以石墨烯为原料。

石墨烯工艺

据悉，由韩国成均馆大学和三星先进技术研究院的研究人员制备出的这种石墨烯薄膜有厘米厚，透光率达%；在弯曲或延展过程中，石墨烯的生产工艺不仅不会断裂，其电学特性也不会有任何改变。到目前为止，也有其他科学家用更简单的方法制备过大尺寸的石墨烯薄膜，但是这些新制备出的薄膜的导电性能是石墨烯的生产工艺们的倍。

年，美国罗格斯大学材料科学与工程系教授ManishChhowalla领导的研究小组设计了一种在实际应用时制备厘米级石墨烯薄膜的方法。这种转移可以用如下的两种方法实现：一是把镍用溶剂腐蚀掉以使石墨烯薄膜漂浮在溶液表面，进而把石墨烯转移到任何所需的衬底上；另外一种更简单的方法是用橡皮图章式的技术转移薄膜。

美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系教授YangYang认为：如果要想在有机太阳能电池和OLED产品中替代ITO，其导电性能石墨烯的生产工艺还需要提高倍。

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