韓國(guó)和美國(guó)的研究人員近日表示，通過混合固態(tài)二氧化碳和相應(yīng)溶劑，能簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)地大規(guī)模生產(chǎn)出高質(zhì)量的納米石墨烯薄片。相關(guān)研究報(bào)告發(fā)布在本周出版的美國(guó)《國(guó)家科學(xué)院院報(bào)》網(wǎng)絡(luò)版上。

　　石墨烯源自石墨，因極佳的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性和堅(jiān)固性聞名。全世界的科學(xué)家都認(rèn)為石墨烯將徹底改變計(jì)算、電子和醫(yī)藥領(lǐng)域現(xiàn)狀，但無(wú)法大規(guī)模生產(chǎn)石墨烯薄片卻阻礙了它的廣泛應(yīng)用。論文的共同作者、美國(guó)凱斯西儲(chǔ)大學(xué)高分子科學(xué)和工程系的戴黎明（音譯）教授表示，他們開發(fā)了一種低成本的簡(jiǎn)單方式，可大規(guī)模生產(chǎn)出質(zhì)量更好的石墨烯薄片。而目前常用的是酸性氧化法，因需要使用有毒的化學(xué)物質(zhì)，推廣受到影響。

　　此次研究由韓國(guó)蔚山國(guó)立科技學(xué)院的白鐘范（音譯）教授主導(dǎo)。研究人員將石墨和固態(tài)二氧化碳置于充滿不銹鋼球的筒罐中，兩天后可經(jīng)羧酸和機(jī)械力磨制加工，生產(chǎn)出石墨薄片，且邊緣處于打開狀態(tài)，以便產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)。由羧酸處理的邊緣可使石墨溶于質(zhì)子溶劑之中，其中包括水和甲醇；也可溶于極性非質(zhì)子型溶劑中，包括二甲基亞砜等。

　　一旦分散在溶劑之中，石墨薄片就會(huì)分離成5層或?qū)訑?shù)更少的納米石墨烯薄片。為測(cè)試這些材料能否直接形成電子應(yīng)用所需的模塑物體，研究人員將樣本壓縮為芯塊。對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，這些芯塊的導(dǎo)電性可比由酸性氧化石墨法生產(chǎn)出的傳統(tǒng)芯塊高688倍。

　　為了形成大面積的納米石墨烯薄膜，科學(xué)家基于3.5厘米×5厘米的硅晶片，對(duì)壓縮芯塊進(jìn)行2小時(shí)高達(dá)900攝氏度的加熱。隨后，磨制而成的薄片邊緣脫去了羧基，這意味著納米薄片的邊緣可與臨近的薄片發(fā)生強(qiáng)勁的氫鍵結(jié)合，并保持黏合的狀態(tài)，而酸性氧化壓縮而成的芯塊則會(huì)在加熱過程中發(fā)生破碎的狀況。研究人員表示，這一過程只會(huì)受到晶片的尺寸限制，生成的大面積薄膜的導(dǎo)電性將遠(yuǎn)超過酸性氧化法的產(chǎn)物，同時(shí)還將保有更高的透光率。

　　此外，通過改用氨或三氧化硫作為干冰的替代物，并使用不同的溶劑，科學(xué)家能自定義適用于電子產(chǎn)品、超級(jí)電容和可取代鉑的無(wú)金屬催化劑等不同應(yīng)用的石墨烯薄片邊緣，還能定制邊緣以組裝二維和三維結(jié)構(gòu)等。