工程师们找到了一种生产“神奇材料”石墨烯的新方法,这可能最终使其能够充分发挥其潜力。
当它在2004年通过制造一层碳原子被发现时,科学家们称赞这种材料是一场潜在的革命。它具有极强的导电性和强度,专家表示,它可以改变从储能到医疗设备和个人电子产品的一切。
但这种潜力从未完全实现。这在一定程度上是因为它很难做到清洁和大规模。
其中一个问题是很难制作得干净无杂质。但研究人员表示,新工艺使石墨烯能够以一种可还原和清洁的方式制造。
他们根据石墨烯的质量与氧气有关的发现采取行动。如果周围甚至有一小部分氧气,那么它会极大地影响石墨烯的生长速度,这意味着可能无法使用它。
哥伦比亚大学的资深作者James Hone说:“我们表明,从生长过程中消除几乎所有的氧气是实现可再生、高质量CVD石墨烯合成的关键。”“这是石墨烯大规模生产的里程碑。”
工程师们传统上用两种方法制造石墨烯。第一种是用胶带剥离石墨层,直到它足够薄,可以用作石墨烯——这可以产生干净的样品,但规模很小,无法在工业上使用。
另一种允许更多的生产,被称为CVD生长。它包括在令人难以置信的高温下将甲烷等含碳气体通过铜表面,这会导致甲烷分解,并迫使碳原子重新排列成一层石墨烯。
这使得它们可以被制成几米宽的尺寸。但他们也遇到了质量可靠的问题。
研究人员已经发现,在这个过程中的任何氧气都会减缓它的速度,甚至蚀刻掉石墨烯。从那时起,工程师们一直在努力构建新的系统,以控制氧气并阻止其破坏过程。
现在,科学家们表示,他们已经极大地改进了这一过程,使石墨烯能够更快、可靠地生长。他们发现,所生产的石墨烯还显示出所有必要的行为,可以使其大规模使用。
这项工作发表在《自然》杂志上的一篇新论文《通过无氧化学气相沉积合成可复制石墨烯》中。
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