自2004年首次實現(xiàn)石墨烯分離以來，與石墨烯相關(guān)的研發(fā)一直在爆發(fā)，數(shù)百名商業(yè)機會主義者生產(chǎn)石墨烯，以利用這一快速發(fā)展的行業(yè)。然而，新加坡國立大學(xué)研究人員的一項新研究發(fā)現(xiàn)了一個主要問題——缺乏生產(chǎn)標準導(dǎo)致許多供應(yīng)商的石墨烯質(zhì)量很差。這種方法可能會阻礙從根本上依賴于使用高質(zhì)量石墨烯的研究進展。“令人震驚的是，制造商將黑色粉末貼上石墨烯的標簽，并以高價出售，但事實上，它們主要含有廉價的石墨。負責(zé)這項研究的新加坡國立大學(xué)高級2D材料中心主任Antonio Castro Neto教授說：“創(chuàng)建一個健康、可靠的全球石墨烯市場，非常需要嚴格的石墨烯表征和生產(chǎn)標準。研究成果于2018年9月13日發(fā)表在《新材料》雜志上。
如何用石墨烯鍛造石墨烯片
由于其優(yōu)異的性能，石墨烯被認為是未來的奇跡材料。雖然它是地球上最薄的材料，但它的強度是鋼的200倍。只有一個原子厚，它也是一個令人難以置信的電導(dǎo)體，但它仍然很輕，靈活和透明。因此，石墨烯在從晶體管到生物醫(yī)學(xué)設(shè)備的各種應(yīng)用中被發(fā)現(xiàn)，甚至被提出作為一種將電梯建造到太空中的材料。
石墨烯通常是通過將石墨從普通鉛筆芯上剝離成粉末，將粉末浸入液體中，然后用聲能振動混合物，分離出最小的石墨烯薄片。這種合成的目的是生產(chǎn)最薄的石墨烯。純石墨烯只有一個原子層厚，但國際標準化組織(ISO)指出，十層那么厚的石墨烯片疊層依然可以像石墨烯一樣?？紤]到這一點，卡斯特羅內(nèi)托教授和他的團隊著手開發(fā)一種系統(tǒng)可靠的方法來測定來自世界各地的石墨烯樣品的質(zhì)量。他們通過使用多種分析技術(shù)和來自許多供應(yīng)商的測試樣品來實現(xiàn)這一目標。
新加坡國立大學(xué)的研究團隊在分析了來自美國、亞洲和歐洲60多家不同供應(yīng)商的樣品后發(fā)現(xiàn)，其中大多數(shù)含有不到10%的石墨烯片。大多數(shù)樣品是沒有正確剝離的石墨粉。“目前還不清楚假冒石墨烯的生產(chǎn)商是否意識到劣質(zhì)產(chǎn)品。無論如何，缺乏石墨烯生產(chǎn)標準導(dǎo)致在公開市場上銷售的材料質(zhì)量很差。這一直阻礙著未來應(yīng)用的發(fā)展，”卡斯特羅內(nèi)托教授詳細解釋道。
石墨粉和石墨烯的性質(zhì)完全不同，所以任何以純石墨烯為借口的研究都會給出不準確的結(jié)果。此外，在這項研究中，只有一個測試樣品含有超過40%的高質(zhì)量石墨烯。此外，一些樣品甚至被生產(chǎn)過程中使用的其他化學(xué)品污染。這些結(jié)果意味著研究人員可能會浪費寶貴的時間和金錢來試驗虛假廣告的產(chǎn)品。“這是有史以來第一項對世界石墨烯片產(chǎn)量進行統(tǒng)計分析的研究?？紤]到石墨烯可能解決的與健康、氣候和可持續(xù)性相關(guān)的重要挑戰(zhàn)，研究不會以這種方式受到阻礙，”卡斯特羅內(nèi)托教授解釋說。
克服石墨烯創(chuàng)新的障礙
隨著這一發(fā)現(xiàn)和可靠測試程序的發(fā)展，石墨烯樣品現(xiàn)在可以達到更高的標準。“由于巨大的市場需求，我們希望我們的成果能夠加速ISO中石墨烯標準化的進程。這將鼓勵世界各地的石墨烯生產(chǎn)商改進他們的方法，生產(chǎn)出具有適當特性的更好的產(chǎn)品，這將有助于開發(fā)現(xiàn)實世界的應(yīng)用，”卡斯特羅內(nèi)托教授說。此外，使用通用和標準化的方法測試石墨烯可以確保世界各地不同實驗室和用戶之間的數(shù)據(jù)進行簡單的定量比較。
標簽：
免責(zé)聲明：本文由用戶上傳，如有侵權(quán)請聯(lián)系刪除！