我（wǒ）國科學家（jiā）實現等離子體（tǐ）製備石（shí）墨烯

在人類進化發展的幾千年曆史長河（hé）中，各種各樣的材料都做出了不可磨滅的重要貢獻。自石器時代起，人類使用（yòng）的主要材料就在不斷（duàn）更（gèng）新。從（cóng）鐵器、青銅器、瓷器，到現代的（de）塑料（liào）、纖維、橡膠、鋼鐵水泥等，再到目前應用廣泛的半導體、超導（dǎo）、光纖等複合高分子材料，每一種新型材料的誕生與應用，都象征著時代的不斷進步和更迭。

對於下一個可能會影響人（rén）類（lèi）文（wén）明發展的材料是什麽，2010年諾貝爾（ěr）物理學獎得主、英國曼（màn）徹斯特大學物理學教（jiāo）授安德烈·海姆給出了答案。在近（jìn）日舉行的（de）2019中國科幻大會“科技與未來”專題論壇上，安德烈（liè）·海姆提及，二維材料會是未來材料學的主（zhǔ）要發展方向。作為諾獎得主之一，安德烈（liè）對於材料科學最重要的貢獻（xiàn）就是成功從石墨殘片中分離出石墨烯。

近日，我國科學（xué）技術大學工（gōng）程科學學院的夏維東教授帶（dài）領的研究團隊，與其合作者合肥碳藝科技有限公司共同提（tí）出“利用磁分散電弧產生大麵積（jī）均勻熱等離子體合成石墨烯”的新方法。這一研究進程有望突破熱等離子體（tǐ）工藝或高能耗、或（huò）產品均勻（yún）性低和生產（chǎn）穩定性不（bú）足的技術瓶頸，從而實現石（shí）墨烯材料的（de）大規模（mó）連續生產。

石墨烯是一（yī）類從石（shí）墨（mò）中剝離出（chū）來的二維碳納米材料，其具（jù）有優異的光學、電學、力學、熱學性能及生物化學（xué）性質，因此被認為是一種未來革命性（xìng）的功能（néng）材（cái）料。然而，由於缺乏成（chéng）熟的理論體係，對於石墨烯製備技術的研究雖時有（yǒu）進展，但始終（zhōng）難（nán）以實現大規模穩定製備，製約著其走向產業化（huà）發展的步伐。所以，如何改進石墨烯製備方法，運用前沿科學技術生產質（zhì）量優異的大（dà）量石墨烯產品，成為促進石墨烯（xī）技術的發展進程的一個關鍵問題。

目（mù）前應用廣泛的石墨烯（xī）製備方法主要有微機械剝（bāo）離（lí）法、外延生長法、氧化還原法及化學氣相沉積法幾種。其中微機械剝離法生產效率（lǜ）低、而外延生長（zhǎng）法雖然可以獲得（dé）高質量石墨烯，但（dàn）對設備要求高，這兩種方（fāng）法均無法（fǎ）工（gōng）業（yè）化大麵積生產。化學氣相沉澱法和氧化還原法雖（suī）然可（kě）以大規模生（shēng）產，但化學（xué）氣相沉澱法所製備出的（de）石墨烯（xī）的厚度難以控製（zhì），且在沉（chén）澱過程中隻有小部（bù）分（fèn）的碳轉（zhuǎn）變成石墨烯（xī），轉移過程複雜。利用氧化還原法製（zhì）備時，由於單（dān）層石墨烯很薄，容易團（tuán）聚，會降低石墨烯（xī）的導電性能（néng）及比表麵積，而且氧化還原過程中（zhōng）容易引起石墨烯的晶體結構缺陷，影響其應用。

此外，采用射頻感應加熱和（hé）微波加熱等離子體製備石墨烯也是現（xiàn）階（jiē）段的一種新方法，但這一過程能耗高，對於合（hé）成石墨烯的要求為毫秒級反應時間，且難以實現均勻加熱，因此也難以（yǐ）工業化應用。

雖然製備難度很大，但鑒於石墨烯（xī）高於其他化工材料的優異性質，在製備方法上尋求突（tū）破，真（zhēn）正實現石墨烯應用的產業化才更值得期待。隻有適合工業（yè）化生產的製備技術出現了，才是材料科（kē）學進入下一個時代（dài）的真正（zhèng）標誌。

(資（zī）料（liào）來源：中國科學院)