石墨烯製備技術發展迅速。石墨烯優(you) 良的性能和廣泛的應用前景，極大的促進了石墨烯製備技術的快速發展。但是石墨烯的大規模工業(ye) 製備一直是世界性難題。最近浙江大學高分子係實驗室取得了這方麵的一個(ge) 重要突破，通過使用新型的鐵係氧化劑取代傳(chuan) 統氧化劑，實現了快速、低成本、無汙染製備石墨烯的新技術，有望解決(jue) 這種材料的大規模工業(ye) 化生產(chan) 難題。據悉，石墨烯在電子、光學等領域的前景極為(wei) 廣闊。

　　“生產(chan) 實驗數據顯示，用新方法在1個(ge) 小時之內(nei) ，就能做出這樣的單層氧化石墨烯，未來有望在工業(ye) 領域大規模應用。”近日，在浙江大學高分子係一個(ge) 裝滿了瓶瓶罐罐的實驗室中，該係教授高超展示一種類似咖啡粉的褐色粉末。

　　高超教授展示石墨烯材料

　　石墨烯是一種由單層碳原子構成的類似正六角形的“蜂窩狀”薄片。“20萬(wan) 片石墨烯加在一起，才相當於(yu) 人類的一根頭發絲(si) 粗細。”高超向記者介紹說，此前碳的這種二維結構形式一直存在於(yu) 科學家的猜想中，卻一直難以實現，其中的關(guan) 鍵性難題就是如何把石墨分層到極薄的薄片。

　　2004年，英國曼徹斯特大學的海姆和諾沃肖洛夫最終製成了厚度隻有0.335納米的石墨烯，這是世界上第一次得到單層石墨烯，兩(liang) 人也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。目前，由兩(liang) 人提出的膠帶紙粘貼法演化而來的機械剝離法已成為(wei) 實驗室製備石墨烯的一種常用方法。然而，該方法局限性十分明顯，製成的是不同層數的石墨烯混合物，難以大規模製備單層石墨烯。

　　在高超看來，石墨烯若要真正實現應用，有三個(ge) 關(guan) 鍵問題需要解決(jue) ：原料、材料和器件。原料就是石墨烯，尤其是單層石墨烯;材料是石墨烯原料組裝成的宏觀材料;器件就是把材料做成有功能的裝備。“宏觀材料問題已經基本解決(jue) 了，最根本的原料問題仍然處於(yu) 探索之中。”他說。

　　經過多年探索，該研究團隊終於(yu) 發現了一種新型、廉價(jia) 、無毒的鐵係氧化劑，取代了沿用半個(ge) 多世紀的氯係、錳係氧化劑，使石墨烯製備過程快、成本低、無汙染，適用於(yu) 工業(ye) 化大規模製備。“該方法對石墨烯未來的進一步應用具有重要意義(yi) 。”專(zhuan) 業(ye) 人士表示

　　浙江大學實驗室製備的石墨烯材料樣本

關(guan) 於(yu) 新的石墨烯生成技術，高超解釋說，鐵氧化劑分子的“奔跑”速度非常快，可以像楔子一樣，快速穿插進入石墨內(nei) 部，使其快速分層。“在此過程中，還會(hui) 產(chan) 生氧氣，這些氣體(ti) 會(hui) 幫助其‘頂’開層層石墨，使製備速度加快。”他說。

　　這種製備方法之所以很“綠色”，是因為(wei) 它沒有爆炸隱患，不會(hui) 產(chan) 生有害物質，屬於(yu) 環境友好型技術。同時，生產(chan) 實驗數據顯示，該方法在1個(ge) 小時內(nei) 就可以製備單層石墨烯，有望實現大規模工業(ye) 應用。此外，在鐵係氧化劑溶液中製得後，可以收幹還原成為(wei) 石墨烯粉末;在製作材料時，又能“速溶”於(yu) 溶劑。這一特性可以讓石墨烯原料便於(yu) 保存和運輸。

　　此次研究的成功並非一蹴而就。據了解，課題組此前已用石墨烯製作出多種形式的宏觀材料和超級電容器、鋰電池等器件。

　　高超的實驗室環境也展現了他們(men) 的研究曆程。在那裏，記者看到大大小小的玻璃瓶中裝著形態各異的石墨烯材料;有實驗室拍攝的入選《自然》雜誌2011年度圖片的石墨烯打結圖;甚至實驗室纖細的文竹葉子上也“漂浮”著入選2013年度世界最輕固體(ti) 材料紀錄的石墨烯彈性氣凝膠;還有像電影膠片一樣、每分鍾可以“紡”10米的連續石墨烯薄膜……高超介紹說，正是在此基礎上，他們(men) 才開始考慮如何在原料層麵突破現有難題，推動單層石墨烯規模化、低成本製備。

　　石墨烯的比重極低，幾根花蕊就可以支持一團石墨烯材料

　　石墨烯的未來可能用途

　　碳原子呈六角形網狀鍵合的材料“石墨烯”具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性。具體(ti) 來說，具有在室溫下也高達20萬(wan) cm2/Vs以上的載流子遷移率，以及遠遠超過銅的對大電流密度的耐性。為(wei) 此，石墨烯有看用於(yu) 高速晶體(ti) 管、觸摸麵板、太陽能電池用透明導電膜，以及成本低於(yu) 銅但與(yu) 銅相比可通過大電流的電線等。

　　最近，據國外媒報道，石墨烯擁有極強的光吸收能力，並且還能把吸收的光波迅速轉化為(wei) 波長更短、頻率更高的激光，持續時間為(wei) 幾飛秒。科學家們(men) 表示，利用這個(ge) 新發現，未來他們(men) 可以發明更耐高溫的激光發射器(石墨烯超耐高溫)。

　　當然，這個(ge) 發現目前僅(jin) 存在於(yu) 實驗室，如果科學家們(men) 建立出實體(ti) 模型，將能夠增加激光發射器的使用壽命和發射功率。