我國科學家實現等離子體製備石墨烯（xī）

在人（rén）類（lèi）進化發展的幾千年曆史（shǐ）長河中，各種各樣的（de）材料都做出（chū）了不可磨滅的重要貢（gòng）獻。自石器時代起，人類使用的主要材料（liào）就在不斷更新。從鐵器、青銅器（qì）、瓷器（qì），到現代的塑料、纖維、橡膠、鋼鐵（tiě）水泥等，再到目前應用廣泛的半導體、超導、光纖（xiān）等複合高分子材料，每一種新型材料的誕生與應（yīng）用（yòng），都象征著時代（dài）的不斷進步和更迭。

對於下一個可能會影響人類文明發展（zhǎn）的材料是什麽，2010年諾貝爾（ěr）物理學獎得主、英國曼徹斯特大學物理學教授安德烈·海姆給出（chū）了答案。在近日舉行的2019中國科幻大會“科技與未來”專題論壇上，安（ān）德烈·海姆提及，二維材料會是未來材料學的主要發（fā）展方向。作為諾獎得主之一，安德烈（liè）對於材料科學最重要（yào）的貢獻就是成功從石墨殘片中分離出石墨烯。

近日，我國（guó）科學技術大學工程科學（xué）學院的夏維（wéi）東教授帶領的研究團隊，與其合作者合肥碳藝科技有限（xiàn）公司共同提出“利用（yòng）磁分散電弧產生大麵積均勻熱等離子體合成石墨烯”的（de）新方法（fǎ）。這一研究進程有（yǒu）望突破熱等離子體工藝（yì）或高（gāo）能耗、或產品均（jun1）勻性低和生產穩定性不（bú）足（zú）的技術瓶頸，從而實現石墨烯材料的大規模連（lián）續生產。

石墨烯是一（yī）類（lèi）從石墨中剝離出來的二維碳納米材料，其具有優（yōu）異（yì）的光（guāng）學、電學、力（lì）學、熱學性能及生物化學性質，因此被認為是一種未來革命性的功能材料。然而，由於缺乏成熟的理論體係，對於石（shí）墨烯製備技術的研究雖時有進展，但始終難以實現大規模穩定製備，製約著其走向（xiàng）產業化發展的步伐。所以，如何改（gǎi）進石墨烯製備方（fāng）法，運用前沿科學技術（shù）生產質量優異的大量石墨烯（xī）產品，成為促進石墨烯技術的發展進程的一個關鍵問題。

目前應用廣泛的石墨烯製備方法主要有微（wēi）機械剝離法、外延（yán）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低、而外延生長法雖然可（kě）以獲得高質量石墨烯，但對設備（bèi）要求高，這兩種方法均無法工業化大麵積生產。化學氣相沉（chén）澱法和氧化還原法雖然可以大規模生產，但化學（xué）氣相沉澱法所製備出的石（shí）墨烯（xī）的厚度難以控製，且在沉澱過程中隻（zhī）有小部分的碳轉變成石墨烯，轉移過程複雜。利用氧化還原（yuán）法製（zhì）備時，由於單層石墨烯很薄，容易團聚，會降低石墨（mò）烯的導電性能及（jí）比表麵積，而且氧化還原過程中容易引起石墨烯的晶體結構缺陷（xiàn），影響其應用。

此外，采用（yòng）射頻感應加熱（rè）和微波加熱等離子體製（zhì）備石墨烯也（yě）是現（xiàn）階段的一種（zhǒng）新方法，但這一過程能耗高，對於（yú）合成石墨烯的（de）要求為毫秒級反應時間，且難以實現均勻加熱（rè），因此也（yě）難（nán）以工業化應用。

雖（suī）然（rán）製備難度很大，但鑒於石墨烯高於其他化工材料（liào）的優異性質，在製備方法上尋求突破，真正實現石墨烯應用的產業化才更值得期待。隻有適合工業化生產的製備技術出現了，才是材料科學進入下一個時代的真正標誌。

(資料來源：中國科學院)