碳化硅(SiC)轉(zhuǎn)化為石墨烯的新方法
近年以來,石墨烯作為一種新型高科技材料逐步走入大眾視野,從其誕生就籠罩著高大上的光環(huán),一夜之間成為各國媒體爭相報(bào)道的新型前沿材料。
石墨烯用途廣泛,它既是世界上目前更薄的材料,也是更強(qiáng)韌的材料,斷裂強(qiáng)度比更好的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性,拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。它是目前自然界更薄、強(qiáng)度更高的材料,如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的貓。
石墨烯目前更有潛力的應(yīng)用是成為硅的替代品,制造超微型晶體管,用來生產(chǎn)未來的超級計(jì)算機(jī)。用石墨烯取代硅,計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會快數(shù)百倍。作為目前發(fā)現(xiàn)的更薄、強(qiáng)度更大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能更強(qiáng)的一種新型納米材料,石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料之王”,科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”,極有可能掀起一場席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。但是,由于石墨烯的制備過程較為復(fù)雜,原材料極為昂貴,目前仍停留在實(shí)驗(yàn)室階段,短時間內(nèi)難以大規(guī)模工業(yè)化應(yīng)用。所以,開發(fā)新的石墨烯制備工藝,降低原材料成本就成了迫在眉睫的課題,有利于促進(jìn)石墨烯的大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
近期,Scientific Reports刊發(fā)了武漢理工大學(xué)材料復(fù)合新技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室燃料電池研究團(tuán)隊(duì)木士春教授在無定形碳化硅(SiC)轉(zhuǎn)化為石墨烯方面的創(chuàng)新性研究成果。研究報(bào)告中,采用成本低廉的無定形SiC(a-Si1-xCx)取代昂貴的晶體SiC作為石墨烯的前驅(qū)體,結(jié)合成熟的氯化技術(shù)(chlorination),首次提出了一種通過無定形SiC氯化法合成石墨烯的新方法。采用該方法,在較低溫度(800℃)、常壓條件下即可快速地實(shí)現(xiàn)無定形SiC向石墨烯的轉(zhuǎn)化。在高分辨透射電子顯微鏡(HRTEM)下可觀測到通過無定形SiC-氯化法合成的石墨烯層數(shù)在10層以內(nèi),繼承了SiC外延生長法層數(shù)少的優(yōu)點(diǎn)。此外,報(bào)道中還探討了無定形SiC的石墨烯轉(zhuǎn)化機(jī)制,提出了一種無定形SiC轉(zhuǎn)化為石墨烯的氯刻蝕晶化模型。因此,該方法具有大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯及在任意基底上大面積合成層數(shù)可控石墨烯的巨大應(yīng)用前景。
山東金蒙新材料股份有限公司是一家以碳化硅原料生產(chǎn)、碳化硅新材料研發(fā)與應(yīng)用的高新技術(shù)企業(yè),堅(jiān)持走產(chǎn)、學(xué)、研相結(jié)合的道路,以技術(shù)引領(lǐng)和擴(kuò)大市場,取得了一系列碳化硅材料開發(fā)與應(yīng)用領(lǐng)域的顯著成果。
目前公司正積極研發(fā)各種新型碳化硅陶瓷應(yīng)用項(xiàng)目,立足原料優(yōu)勢,逐步優(yōu)化產(chǎn)能,產(chǎn)品已在功能陶瓷、超高導(dǎo)熱材料、超硬刀具等新型材料領(lǐng)域得到了應(yīng)用并取得了優(yōu)異的成果。
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