行業(yè)背景
石墨烯被稱為“黑金”,是“新材料”,石墨烯是二十一世紀(jì)以來新材料科學(xué)領(lǐng)域耀眼的一顆新星,科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“*改變21世紀(jì)”。它是目前即薄也堅(jiān)硬的納米材料,同時(shí)具備透光性好、導(dǎo)熱系數(shù)高、電子遷移率高、電阻率低、機(jī)械強(qiáng)度高等眾多普通材料不具備的性能。
傳統(tǒng)的石墨烯制備方法
● 機(jī)械剝離法:機(jī)械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對(duì)運(yùn)動(dòng),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(jié)構(gòu)。2004年英國兩位科學(xué)使用透明膠帶對(duì)天然石墨進(jìn)行層層剝離取得石墨烯的方法,也歸為機(jī)械剝離法。
缺點(diǎn):這種方法一度被認(rèn)為生產(chǎn)效率低,無法工業(yè)化量產(chǎn)。
● 氧化還原法:氧化還原法是通過使用硫酸、硝酸等化學(xué)試劑及、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,制得氧化石墨(Graphite Oxide)。然后將反應(yīng)物進(jìn)行水洗,并對(duì)洗凈后的固體進(jìn)行低溫干燥,制得氧化石墨粉體。通過物理剝離、高溫膨脹等方法對(duì)氧化石墨粉體進(jìn)行剝離,制得氧化石墨烯。通過化學(xué)法將氧化石墨烯還原,得到石墨烯(RGO)。
缺點(diǎn):這種方法操作簡單,產(chǎn)量高,但是產(chǎn)品質(zhì)量較低。氧化還原法使用硫酸、硝酸等強(qiáng)酸,存在較大的危險(xiǎn)性,又須使用大量的水進(jìn)行清洗,帶大較大的環(huán)境污染。
●(碳化硅)SiC外延法:SiC外延法是通過在超高真空的高溫環(huán)境下,使硅原子升華脫離材料,剩下的C原子通過自組形式重構(gòu),從而得到基于SiC襯底的石墨烯。
缺點(diǎn):這種方法可以獲得高質(zhì)量的石墨烯,但是這種方法對(duì)設(shè)備要求較高。
超聲波石墨烯制取
超聲波剝離石墨制備石墨烯的方法,是將石墨粉末和插層劑一定比例在有機(jī)溶劑中均勻混合,再利用超聲波水浴進(jìn)行剝離一定時(shí)間,離心分離,過濾后即獲得石墨烯材料。超聲波制取石墨烯分散設(shè)備有高質(zhì)量,性能優(yōu)異,缺陷少,雜質(zhì)含量低等優(yōu)點(diǎn),尤其要說明的是該方法是*的物理過程,保證了石墨烯的性能。
應(yīng)用范圍
石墨烯的這些優(yōu)良的特性,使其可以廣范應(yīng)用在電子、新能源、端制造、涂料、醫(yī)療、電極、電池、晶體管、觸摸屏、太陽能、傳感器、超輕材料、醫(yī)療、海水淡化等眾多領(lǐng)域,可以說是未來有前景的材料之一,未來的市場空間有望超過萬億。隨著現(xiàn)代科技和工業(yè)的發(fā)展,石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域還在不斷拓展,對(duì)石墨烯的需求與日俱增,石墨烯有著巨大的市場需求。