石墨烯生产成本降低100倍
自2004年英国曼彻斯特大学Andre Geim和KostyaNovoselov首次合成出石墨烯以来,从未停止对石墨烯特殊性能应用的追求。然而,相比于传统的电子材料而言,石墨烯的生产成本更高,使其在电子制造行业的应用进展一直很缓慢。现在,格拉斯哥大学(University of Glasgow)研究人员已经开发出了一种方法可以用于制备大片的石墨烯,这种方法使用的是与锂离子电池当中使用的同一类型的廉价铜。
石墨烯是碳原子的一种二维晶体,是多种碳衍生物的基本结构单元,如零维的富勒烯、一维的碳纳米管以及三维的石墨。这些纳米级的碳材料已经广泛应用于电子行业,包括太阳能电池、灯泡以及超灵敏的气体传感器。在高质量材料规模化生产应用于大面积电子产品方面,石墨烯的生产成本比标准的电子基板(如硅)要昂贵得多。
石墨烯生产成本的很大一部分来自于基底。通常采用化学气相沉积方法来制备石墨烯,将乙烯或苯暴露于高温的铂、碳化镍或碳化钛表面形成单分子层石墨烯。最近这种生产方法的成本已经得到一定的降低,就是通过用铜来作为基底,但即使如此,成本还是相对昂贵。
为了大幅度降低成本,研究人员提出在廉价的铜箔表面沉积高质量石墨烯的想法,廉价铜箔通常用于制备锂离子电池当中的超薄负极。事实证明,铜的表面完全光滑且非常适合于形成石墨烯。
格拉斯哥大学工程学院的Dahiya博士说:“实验过程中使用的市售铜零售价约为每平方米1美元,而目前用于生产石墨烯的铜价格约为115美元每平方米。我们以低成本生产出了高质量的石墨烯,这让我们向具有广泛应用的新电子器件应用更靠近了一步,包括未来的智能城市以及移动医疗应用。”
该研究小组认为,高质量石墨烯薄膜的大规模、廉价合成有望实现石墨烯基柔性光电系统,包括全面显示器的智能电话、电子报纸、射频识别标签、用于提供药物或监测生命体征的医用贴剂、用于机器人及假肢的触觉或电子皮肤。
该研究得到土耳其彼尔肯大学(Bilkent University)的合作支持,相关结果发表于《自然》旗下的《科学报告》(Scientific Reports)期刊上。
新材料在线编译整理——翻译:菠菜 校正:摩天轮
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