石墨烯分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩大類。常見的石墨粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法。石墨烯薄膜生產方法為化學氣相沉積法(CVD)。
1、機械剝離法
機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動,得到石墨烯薄層材料的方法。這種方法操作簡單,得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結構
2、氧化還原法
氧化還原法是透過使用硫酸、硝酸等化學試劑及高猛酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化,增大石墨層之間的間距,在石墨層與層之間插入氧化物,製得氧化石墨。然後將反應物進行水洗,並對洗淨後的固體進行低溫乾燥,製得氧化石墨。透過物理剝離、高溫膨脹等方法對氧化石墨粉體進行剝離,製得氧化石墨烯。
最後透過化學法將氧化石墨烯還原,得到石墨烯。這種方法操作簡單,產量高,但是產品質量較低 。氧化還原法使用硫酸、硝酸等強酸,以及使用大量的水進行清洗,帶大較大的環境汙染。
3、SiC外延法
SiC外延法是透過在超高真空的高溫環境下,使矽原子昇華脫離材料,剩下的C原子透過自組形式重構,從而得到基於SiC襯底的石墨烯。這種方法可以獲得高質量的石墨烯,但是這種方法對裝置要求較高。
擴充套件資料:
石墨烯的應用:
1、感測器
石墨烯可以做成化學感測器,這個過程主要是透過石墨烯的表面吸附效能來完成的,根據部分學者的研究可知,石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。 石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。
石墨烯是電化學生物感測器的理想材料,石墨烯製成的感測器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。
2、電晶體
石墨烯可以用來製作電晶體,由於石墨烯結構的高度穩定性,這種電晶體在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。相比之下,目前以矽為材料的電晶體在10奈米左右的尺度上就會失去穩定性;石墨烯中電子對外場的反應速度超快這一特點,又使得由它製成的電晶體可以達到極高的工作頻率。
例如IBM公司在2010年2月就已宣佈將石墨烯電晶體的工作頻率提高到了100GHz,超過同等尺度的矽電晶體。
3、柔性顯示屏
消費電子展上可彎曲螢幕備受矚目,成為未來移動裝置顯示屏的發展趨勢。柔性顯示未來市場廣闊,作為基礎材料的石墨烯前景也被看好。南韓研究人員首次製造出了又多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。
南韓三星公司和成均館大學的研究人員在一個63釐米寬的柔性透明玻璃纖維聚酯板上,製造出了一塊電視機大小的純石墨烯。他們表示,這是迄今為止“塊頭”最大的石墨烯塊。隨後,他們用該石墨烯塊製造出了一塊柔性觸控式螢幕。研究人員表示,從理論上來講,人們可以捲起智慧手機,然後像鉛筆一樣將其別在而後。
石墨烯分為石墨烯粉體和石墨烯薄膜兩大類。常見的石墨粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法。石墨烯薄膜生產方法為化學氣相沉積法(CVD)。
1、機械剝離法
機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動,得到石墨烯薄層材料的方法。這種方法操作簡單,得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結構
2、氧化還原法
氧化還原法是透過使用硫酸、硝酸等化學試劑及高猛酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化,增大石墨層之間的間距,在石墨層與層之間插入氧化物,製得氧化石墨。然後將反應物進行水洗,並對洗淨後的固體進行低溫乾燥,製得氧化石墨。透過物理剝離、高溫膨脹等方法對氧化石墨粉體進行剝離,製得氧化石墨烯。
最後透過化學法將氧化石墨烯還原,得到石墨烯。這種方法操作簡單,產量高,但是產品質量較低 。氧化還原法使用硫酸、硝酸等強酸,以及使用大量的水進行清洗,帶大較大的環境汙染。
3、SiC外延法
SiC外延法是透過在超高真空的高溫環境下,使矽原子昇華脫離材料,剩下的C原子透過自組形式重構,從而得到基於SiC襯底的石墨烯。這種方法可以獲得高質量的石墨烯,但是這種方法對裝置要求較高。
擴充套件資料:
石墨烯的應用:
1、感測器
石墨烯可以做成化學感測器,這個過程主要是透過石墨烯的表面吸附效能來完成的,根據部分學者的研究可知,石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。 石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環境非常敏感。
石墨烯是電化學生物感測器的理想材料,石墨烯製成的感測器在醫學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。
2、電晶體
石墨烯可以用來製作電晶體,由於石墨烯結構的高度穩定性,這種電晶體在接近單個原子的尺度上依然能穩定地工作。相比之下,目前以矽為材料的電晶體在10奈米左右的尺度上就會失去穩定性;石墨烯中電子對外場的反應速度超快這一特點,又使得由它製成的電晶體可以達到極高的工作頻率。
例如IBM公司在2010年2月就已宣佈將石墨烯電晶體的工作頻率提高到了100GHz,超過同等尺度的矽電晶體。
3、柔性顯示屏
消費電子展上可彎曲螢幕備受矚目,成為未來移動裝置顯示屏的發展趨勢。柔性顯示未來市場廣闊,作為基礎材料的石墨烯前景也被看好。南韓研究人員首次製造出了又多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。
南韓三星公司和成均館大學的研究人員在一個63釐米寬的柔性透明玻璃纖維聚酯板上,製造出了一塊電視機大小的純石墨烯。他們表示,這是迄今為止“塊頭”最大的石墨烯塊。隨後,他們用該石墨烯塊製造出了一塊柔性觸控式螢幕。研究人員表示,從理論上來講,人們可以捲起智慧手機,然後像鉛筆一樣將其別在而後。