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微波爐除了加熱食物還能生產石墨烯?國外團隊利用微波去除石墨烯氧化物中的含氧官能團,使高質量石墨烯能夠大規模生產,解決了石墨烯制造困難的問題。
韓國蔚山科學技術大學校友Jieun Yang博士發現了一個大規模生產有前景的納米材料石墨烯的簡單方法。
石墨烯——引領下一代電子及能源設備的材料,由于微波方法的發現,其將有望步入大批量生產的軌道。
由蔚山科學技術大學和羅格斯大學的研究人員組成的國際團隊最新研究證明,如今使用微波爐就可以生產出高質量的石墨烯。他們認為,這種新技術可能已經解決了石墨烯制造困難的問題。該研究成果已經發表在了九月份的Science雜志上。
這項研究是由蔚山科學技術大學校友Jieun Yang博士,自然科學學院的Hyeon Suk Shin教授,Hu Young Jeon教授,羅格斯大學的Manish Chhowalla教授和其他五個來自美國新澤西州新不倫瑞克羅格斯大學的研究人員共同完成。
石墨烯來自石墨,一種作為鉛筆芯的廉價材料。石墨是由許多石墨烯平面層構成。實現大規模生產石墨烯的最有希望的方式是使用化學物質使石墨剝落成單層的石墨烯片。然而,在此過程中的氧氣的存在可能導致一些不可避免的副反應,并且其最終可以對單層石墨烯片的損害非常大。
事實上,氧氣破壞了石墨烯的原始原子結構,進而降低了其性能。因此,從石墨氧化物中除氧以獲得高質量石墨烯,便成為科學界過去二十年來研究石墨烯的重大挑戰。
Yang博士和她的研究小組已經發現,只需要1到2秒的微波脈沖就幾乎可以消除石墨烯氧化物中所有的氧氣。
Yang博士說:“在微波爐中生產石墨烯,部分被還原的石墨烯氧化物會吸收微波能量。這不僅有效地消除了含氧官能團,并且使有缺陷的石墨烯薄膜得到重排。”
結果表明,新的石墨烯極大程度地把氧濃度降低至4%,遠低于現有石墨烯15%到25%的氧濃度。
Shin教授說:“為使石墨烯生產實現大規模商業化,世界各國比如韓國、美國和中國一直在大力投資于石墨烯的研究。”
Shin補充道:“目前大規模生產高質量石墨烯的方法缺乏可重復性,但是它擁有巨大的市場潛力。因此,對于在商業化具有未來前景的行業,確保大規模生產石墨烯的基本技術是一個極為重要的問題。”
“Yang博士不僅是一位優秀而勤奮的學生,而且她對于自己每天的工作職業非常負責。許多有才華的學生從蔚山返回家園,日漸成長為主要研究人員,感謝蔚山科學技術大學。”她的博士生導師Hyeon Suk Shin教授夸贊道。
原文鏈接:Mass producing graphene using microwaves。
文獻鏈接: High-quality graphene via microwave reduction of solution-exfoliated graphene oxide。