中國單晶石墨烯薄膜制備速度提高150倍 有望規?;?/h1>
日前,中國科學(xué)家通過(guò)持續供氧,成功將單晶石墨烯薄膜的制備速度提高了150倍。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201608/295558.htm
8月8日,國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》(NatureNanotechnology)在線(xiàn)刊登了中國科學(xué)家的論文——《持續供氧可極大提高單晶石墨烯的制備速度》(Ultrafastgrowthofsingle-crystalgrapheneassistedbyacontinuousoxygensupply)。
來(lái)自中國北京大學(xué)、武漢大學(xué)、南方科技大學(xué)和香港理工大學(xué)的科研團隊表示,他們在使用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備單晶石墨烯薄膜時(shí),在催化劑銅箔下方15微米處放置了一個(gè)氧化物襯底材料,后者為石墨烯薄膜的合成過(guò)程持續供氧,極大降低了碳原料分解的能壘(活化分子含有的能參加化學(xué)反應的最低限度的能量),將化學(xué)氣相沉積法平均低于0.4微米/秒的制備速度提高了150倍至60微米/秒,并成功在5秒內制備出了一片橫向尺寸為0.3毫米的單晶石墨烯薄膜,研究人員稱(chēng),這比以往的制備方法高出了兩個(gè)多數量級。
據今年4月國家標準化管理委員會(huì )公布的《石墨烯材料的術(shù)語(yǔ)、定義及代號》(征求意見(jiàn)稿),將石墨烯定義為由一個(gè)碳原子與周?chē)齻€(gè)近鄰碳原子結合形成蜂窩狀結構的碳原子單層;石墨烯薄膜指在一定基體上生長(cháng)的單層石墨烯、雙層石墨烯或多層石墨烯,且可從生長(cháng)基體轉移到其它基體上。
石墨烯粉末和石墨烯薄膜目前是石墨烯材料的兩種主要形式。前者多摻雜在其他材料中使用,多應用于涂料和鋰離子電池領(lǐng)域;石墨烯薄膜則在電子、光子及光電設備領(lǐng)域的應用十分廣泛,極具發(fā)展前景。
目前石墨烯材料的幾種常見(jiàn)制備方法有機械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法、液相剝離法、高溫裂解法和插層剝離法六種。其中,液相剝離法和氧化還原法主要用于制備石墨烯粉末,化學(xué)氣相沉積法則因其操作的簡(jiǎn)易性和成本效益成為了目前最常見(jiàn)的大尺寸石墨烯薄膜制備方法?;瘜W(xué)氣相沉積法指的是高溫下含碳原子氣體在襯底(如金屬或非金屬等)表面分解并沉積生成石墨烯材料的方法。
美國《IEEE綜覽》雜志8月9日報道稱(chēng),中國科研團隊在實(shí)驗化學(xué)氣相沉積法時(shí),將氧化物襯底材料置于800攝氏度以上的高溫環(huán)境中,使其能夠持續釋放氧氣。電子能譜學(xué)的測量結果表明,氧化物襯底材料的確釋放了氧氣。盡管產(chǎn)生的氧氣量相當有限,但氧化物襯底材料與銅箔之間的微小空間形成了陷阱效應(在有非平衡載流子時(shí),雜質(zhì)能級積累某一種非平衡載流子的效應),由此擴大了氧氣發(fā)揮的效用。
研究人員認為,如果將這種超速合成的化學(xué)氣相沉積法與滾動(dòng)式制造技術(shù)相結合,將很有可能實(shí)現高質(zhì)量單晶石墨烯薄膜的規?;a(chǎn)。
受此利好消息推動(dòng),截至8月11日下午14時(shí),石墨烯概念股板塊應聲漲超1%,當天成交額為159.72億。個(gè)股方面,中超控股(002471.SZ)漲7.82%、杭電股份(603618.SH)漲6.98%、華麗家族(600503.SH)漲6.96%、方大炭素(600516.SH)漲4.37%、智慧能源(600869.SH)漲4.02%、東旭光電(000413.SZ)漲3.48%、中國寶安(000009.SZ)漲3.13%。次日熱度稍降,截至8月12日下午15時(shí),石墨烯概念股板塊跌幅0.05%。
石墨烯于2004年被英國科學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現,憑借其優(yōu)異的導電、導熱、透光性能以及強度等物理性質(zhì),石墨烯在眾多領(lǐng)域具有潛在的應用價(jià)值,也迅速成為了世界強國重點(diǎn)發(fā)展的新材料之一。
今年全國“兩會(huì )”通過(guò)的《“十三五”規劃綱要》明確提出,要大力發(fā)展石墨烯等納米功能材料;7月底印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng )新規劃》明確提出,要發(fā)揮石墨烯等對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用。
去年9月,國家制造強國建設戰略咨詢(xún)委員會(huì )發(fā)布《〈中國制造2025〉重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)圖(2015版)》,提出中國石墨烯產(chǎn)業(yè)總體目標是“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規模,2025年整體產(chǎn)業(yè)規模突破千億”。據中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟今年6月發(fā)布《2016全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報告》顯示,目前全球石墨烯年產(chǎn)能達到百?lài)嵓?,未?lái)5-10年將達到千噸級。并預計至2020年,全球石墨烯產(chǎn)業(yè)將形成完整產(chǎn)業(yè)鏈,且市場(chǎng)規模將達1000億元,其中中國占比將達50%-80%。
目前國內已建成的石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)主要有三條。2013年5月投產(chǎn)的年產(chǎn)量達3萬(wàn)平方米的江蘇常州石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn),也是全國首條石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn);2013年10月在重慶開(kāi)建的石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)已于近期投產(chǎn),年產(chǎn)量達100萬(wàn)平方米,成為了全球規模最大的石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn);2016年7月,國內首條石墨烯薄膜連續生產(chǎn)線(xiàn)也在江蘇常州建成。
日前,中國科學(xué)家通過(guò)持續供氧,成功將單晶石墨烯薄膜的制備速度提高了150倍。
本文引用地址:http://dyxdggzs.com/article/201608/295558.htm8月8日,國際頂級學(xué)術(shù)期刊《自然·納米技術(shù)》(NatureNanotechnology)在線(xiàn)刊登了中國科學(xué)家的論文——《持續供氧可極大提高單晶石墨烯的制備速度》(Ultrafastgrowthofsingle-crystalgrapheneassistedbyacontinuousoxygensupply)。
來(lái)自中國北京大學(xué)、武漢大學(xué)、南方科技大學(xué)和香港理工大學(xué)的科研團隊表示,他們在使用化學(xué)氣相沉積法(CVD)制備單晶石墨烯薄膜時(shí),在催化劑銅箔下方15微米處放置了一個(gè)氧化物襯底材料,后者為石墨烯薄膜的合成過(guò)程持續供氧,極大降低了碳原料分解的能壘(活化分子含有的能參加化學(xué)反應的最低限度的能量),將化學(xué)氣相沉積法平均低于0.4微米/秒的制備速度提高了150倍至60微米/秒,并成功在5秒內制備出了一片橫向尺寸為0.3毫米的單晶石墨烯薄膜,研究人員稱(chēng),這比以往的制備方法高出了兩個(gè)多數量級。
據今年4月國家標準化管理委員會(huì )公布的《石墨烯材料的術(shù)語(yǔ)、定義及代號》(征求意見(jiàn)稿),將石墨烯定義為由一個(gè)碳原子與周?chē)齻€(gè)近鄰碳原子結合形成蜂窩狀結構的碳原子單層;石墨烯薄膜指在一定基體上生長(cháng)的單層石墨烯、雙層石墨烯或多層石墨烯,且可從生長(cháng)基體轉移到其它基體上。
石墨烯粉末和石墨烯薄膜目前是石墨烯材料的兩種主要形式。前者多摻雜在其他材料中使用,多應用于涂料和鋰離子電池領(lǐng)域;石墨烯薄膜則在電子、光子及光電設備領(lǐng)域的應用十分廣泛,極具發(fā)展前景。
目前石墨烯材料的幾種常見(jiàn)制備方法有機械剝離法、化學(xué)氣相沉積法、氧化還原法、液相剝離法、高溫裂解法和插層剝離法六種。其中,液相剝離法和氧化還原法主要用于制備石墨烯粉末,化學(xué)氣相沉積法則因其操作的簡(jiǎn)易性和成本效益成為了目前最常見(jiàn)的大尺寸石墨烯薄膜制備方法?;瘜W(xué)氣相沉積法指的是高溫下含碳原子氣體在襯底(如金屬或非金屬等)表面分解并沉積生成石墨烯材料的方法。
美國《IEEE綜覽》雜志8月9日報道稱(chēng),中國科研團隊在實(shí)驗化學(xué)氣相沉積法時(shí),將氧化物襯底材料置于800攝氏度以上的高溫環(huán)境中,使其能夠持續釋放氧氣。電子能譜學(xué)的測量結果表明,氧化物襯底材料的確釋放了氧氣。盡管產(chǎn)生的氧氣量相當有限,但氧化物襯底材料與銅箔之間的微小空間形成了陷阱效應(在有非平衡載流子時(shí),雜質(zhì)能級積累某一種非平衡載流子的效應),由此擴大了氧氣發(fā)揮的效用。
研究人員認為,如果將這種超速合成的化學(xué)氣相沉積法與滾動(dòng)式制造技術(shù)相結合,將很有可能實(shí)現高質(zhì)量單晶石墨烯薄膜的規?;a(chǎn)。
受此利好消息推動(dòng),截至8月11日下午14時(shí),石墨烯概念股板塊應聲漲超1%,當天成交額為159.72億。個(gè)股方面,中超控股(002471.SZ)漲7.82%、杭電股份(603618.SH)漲6.98%、華麗家族(600503.SH)漲6.96%、方大炭素(600516.SH)漲4.37%、智慧能源(600869.SH)漲4.02%、東旭光電(000413.SZ)漲3.48%、中國寶安(000009.SZ)漲3.13%。次日熱度稍降,截至8月12日下午15時(shí),石墨烯概念股板塊跌幅0.05%。
石墨烯于2004年被英國科學(xué)家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫發(fā)現,憑借其優(yōu)異的導電、導熱、透光性能以及強度等物理性質(zhì),石墨烯在眾多領(lǐng)域具有潛在的應用價(jià)值,也迅速成為了世界強國重點(diǎn)發(fā)展的新材料之一。
今年全國“兩會(huì )”通過(guò)的《“十三五”規劃綱要》明確提出,要大力發(fā)展石墨烯等納米功能材料;7月底印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng )新規劃》明確提出,要發(fā)揮石墨烯等對新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的引領(lǐng)作用。
去年9月,國家制造強國建設戰略咨詢(xún)委員會(huì )發(fā)布《〈中國制造2025〉重點(diǎn)領(lǐng)域技術(shù)路線(xiàn)圖(2015版)》,提出中國石墨烯產(chǎn)業(yè)總體目標是“2020年形成百億產(chǎn)業(yè)規模,2025年整體產(chǎn)業(yè)規模突破千億”。據中國石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng )新戰略聯(lián)盟今年6月發(fā)布《2016全球石墨烯產(chǎn)業(yè)研究報告》顯示,目前全球石墨烯年產(chǎn)能達到百?lài)嵓?,未?lái)5-10年將達到千噸級。并預計至2020年,全球石墨烯產(chǎn)業(yè)將形成完整產(chǎn)業(yè)鏈,且市場(chǎng)規模將達1000億元,其中中國占比將達50%-80%。
目前國內已建成的石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)主要有三條。2013年5月投產(chǎn)的年產(chǎn)量達3萬(wàn)平方米的江蘇常州石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn),也是全國首條石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn);2013年10月在重慶開(kāi)建的石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn)已于近期投產(chǎn),年產(chǎn)量達100萬(wàn)平方米,成為了全球規模最大的石墨烯薄膜生產(chǎn)線(xiàn);2016年7月,國內首條石墨烯薄膜連續生產(chǎn)線(xiàn)也在江蘇常州建成。
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