科学家用风将石墨烯「吹出」1 英尺长-电子工程世界

分享到: 微博; QQ; 微信; LinkedIn

美国莱斯大学科学家、新墨西哥州立大学与美国能源部橡树岭国家实验室（ORNL）合作开发一种技术，可将单原子厚的石墨烯单晶不断增长到前所未有的长度（1 英尺）。透过这种技术，变得无限长的石墨烯将能应用于 roll-to-roll 卷绕对位技术产品。

石墨烯（Graphene）是一种只有单原子厚度的石墨，具有前所未有的强度和高导电性，但它仍还未能大规模生产以超越硅的应用。有没有一种办法，可以将石墨烯增长到前所未有的大小？答案是有的，「把它放到风中吹」。

和利用传统化学气相沉积法（CVD）来生产石墨烯一样，研究团队将碳氢化合物（hydrocarbon）的气体混合物喷到金属晶箔上，但这次他们小心控制了分子局部沉积，用缓和的风将碳原子吹向新出现的石墨烯生长前缘。随着基底移动，碳原子不断结成石墨烯单晶，最后长度达到 1 英尺（30.48 公分）。

橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory，缩写 ORNL）解释，当碳氢化合物接触热催化剂晶箔时，它们随着时间生长成较大区域的碳原子簇，聚结覆盖整个基底，而在足够高的温度下，石墨烯的碳原子可以非晶生长。

而由于气体混合物的浓度会影响单晶生长速度，因此在单个石墨烯晶体的现有边缘附近供应化合物，可以比形成新团簇更有效地促进其生长。为了确保最佳增长，有必要创建一道「风」以消除团簇形成，于是团队在受控的缓和风环境下实验，让石墨烯晶体生长速度超过其他晶体，以至于石墨烯即使在多晶衬底上，也可以「选择进化」成单晶。

这项研究发表在《自然-材料（Nature Materials）》期刊。

关键字：石墨烯编辑：王磊引用地址：科学家用风将石墨烯「吹出」1 英尺长

上一篇：Yole:2032年自驾车传感器规模770亿美元
下一篇：AI商机无限半导体进补

推荐阅读最新更新时间：2023-10-13 10:26

清华大学全球首次实现了可定制的石墨烯电子纹身

近日，清华大学微纳电子系任天令教授团队在纳米领域著名期刊《美国化学学会纳米》（ACS Nano）上发表了题为《多层石墨烯表皮电子皮肤》(“Multilayer Graphene Epidermal Electronic Skin”)的研究论文。该器件全球首次实现了可定制的石墨烯电子纹身，这种电子皮肤具有极高的灵敏度，可直接贴附于皮肤或其他衬底上，用于探测人的呼吸、心率、发声等，未来有望在运动、生物医疗等领域“大展拳脚”。图1 贴覆于人体与物体表面的定制化石墨烯纹身制作电子皮肤要求器件拥有良好的柔韧性、高灵敏度、贴合度和舒适度。石墨烯天生拥有出色的导电性和柔韧性，是制造电子皮肤的理想材料。任天令表示：“但将石墨烯更美观

[医疗电子]

石墨烯制造出新超级电容能量密度增强11倍

据每日科学网站近日报道，澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容，其使用寿命可与传统电池相媲美，且能量密度为现有超级电容的12倍，可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。相关研究发表在最新一期的《科学》杂志上。超级电容一般由多孔的碳组成，其中灌满了液体电解质（其主要作用是负责传输电荷）。超级电容的最大优势是使用寿命长和充电快捷，但其缺点也很明显，那就是能量密度比较低，目前的超级电容的能量密度仅为5—8小时瓦/升，这意味着超级电容要做得很大或者必须经常充电。现在，莫纳什大学材料工程学教授李丹（音译）领导的研究团队研制出了一种能量密度为60小时瓦/升的超级电容，其能量密

[汽车电子]

英国研发石墨烯基催化剂可制成使用寿命更长的氢燃料电池

有一项新研究表明，以特殊方式制造的石墨烯可用于制造更耐用的汽车氢燃料电池。据外媒报道，英国伦敦玛丽女王大学（Queen Mary University of London）和伦敦大学学院（University College London，UCL）的研究团队通过一种特殊的可扩展技术，生产石墨烯，并将其用于研发氢燃料电池催化剂。经过实验表明，与现有的催化剂相比，此种石墨烯基催化剂更耐用，而且性能相当。（图片来源：伦敦玛丽女王大学）氢燃料电池在催化剂的帮助下，将氢和氧结合，以将化学能转化为电能。由于此种反应的唯一副产品是水，因而是一种高效且环保的能源。在此类氢燃料电池中，铂是使用最广泛的催化剂，但是其成本高昂，是阻

[汽车电子]

英国研发<font color='red'>石墨烯</font>基催化剂可制成使用寿命更长的氢燃料电池

石墨烯基电池即将量产想要超快充电速度？还得解决这些问题

目前电动车对于不少车主来说真的是个让人“又爱又恨”的产品。它的静谧性、加速表现真的让人难以忘怀；但是谈到续航和充电，那车主们是一肚子“苦水”，续航短、充电慢的问题严重影响了电动车的用车体验。不过最近广汽埃安官方发布全新动力电池科技能“让充电像加油一样便捷”，石墨烯基电池超级快充电池可实现8分钟充满80%，这不仅在新能源领域引起了极大的关注，也让不少车主看到了希望。今天的《车事新知》，就来探秘一下广汽埃安的石墨烯基电池。在聊石墨烯基电池之前，我们先来了解下石墨烯，石墨烯其实在我们身边就存在，比如铅笔在纸上划过的痕迹，其实就包含有多层石墨烯。单层的石墨烯是碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。它具有极强导电性、超高

[汽车电子]

<font color='red'>石墨烯</font>基电池即将量产想要超快充电速度？还得解决这些问题

研究人员用石墨烯包裹锂电池阴极防止电池起火

据外媒报道，锂电池可让电动汽车的续航里程达到几百英里，存储能量的能力众所周知，但是此类电池具起火风险也是人尽皆知，电池人员将此类现象称为“热失控”（即电池积累过多热量）。当电池过热或是快速循环时，起火事故发生得最频繁。由于现在每年越来越多的电动汽车得以上路，因此电池技术也需要得到发展，以降低危险和灾难性起火事故发生的可能性。美国伊利诺伊大学芝加哥工程学院（the University of Illinois at Chicago College of Engineering）的研究人员发布了一份研究报告，表示21世纪的神奇材料 – 石墨烯，可能可以从锂离子电池着火时吸走氧气，从而降低起火风险。锂电池起火的原

[汽车电子]

中国矿大最新研究成果可提高石墨烯电池导电率

　　近日，中国矿业大学能源、材料与物理学部研究生马光耀在英国皇家化学学会期刊发表了一篇高水平学术论文，证实可以通过一种可重复且经济环保的方法，合成磷氧共掺杂石墨烯材料，并将其应用为钾离子电池负极材料。下面就随电源管理小编一起来了解一下相关内吧。　　马光耀告诉记者，材料中掺杂的P、O原子提高了石墨烯材料的电导率，形成的连续薄膜网状结构促进了电子的快速传输，同时P、O原子形成的空位等缺陷能够有效地缓冲石墨烯材料在充放电过程中的体积变化，且能够为钾离子的脱嵌提供更多的活性位点，因此这种磷氧共掺杂石墨烯展现出了极为优异的电化学储钾性能。　　记者了解到，从2016年10月开始，马光耀就根据自己的研究兴趣，进行石墨烯材料、钾

[电源管理]

他推开了中国石墨烯产业化大门

留声机上世纪90年代，他主持美国能源部10亿美元的项目，研制高温超导线材两次刷新临界电流密度纪录；2007年，他创立美国新纳科技有限公司，建成居世界前列产能的纳米碳管生产线；2012年，他在中国成立鸿纳（东莞）新材料科技有限公司，建成具有世界级产能的少层石墨烯生产线……他就是国家“千人计划”专家、美籍华人李琦博士。作为一名科研工作者，能够在一个前沿领域独占鳌头已是不易，而李琦从高温超导、纳米碳管到石墨烯领域，样样做成佼佼者。然而，天有不测风云，2016年12月21日，因主动脉血管突发破裂，他溘然离世，享年58岁。誓将实验室成果工业化 “当初最吸引我的，是他的勤奋好学，以及他所拥有的自强不息、坚

[手机便携]

透过赋予石墨烯磁性　科学家尝试催生纯碳MRAM

美国马里兰州大学(University of Maryland)的研究人员发现，在石墨烯(graphene)晶格中导入空缺图样(patterns of vacancies)可使其产生磁性；透过空缺掺杂来控制石墨烯半导体元件的磁性，研究人员希望能将此种纯碳材料应用于磁感测器与 MRAM 等新领域。半导体元件通常是透过掺杂铁或钴等金属材料来产生磁性，由马里兰大学教授Michael Fuhrer所率领的研究团队则宣称，可透过将空白图样(空缺)导入石墨烯的完美六边形晶格，来赋予该种材料磁性。也有其他研究人员是采用表面处理(surface treatment)方式让石墨烯产生磁性，但以上研究团队所开发的新方法，号称能免除采

[手机便携]