石墨烯非常薄、但是强度惊人,导电效率很高、可化学活动又不高,这种特性,使得它可以在技术领域中广泛地发挥作用。遗憾的是,石墨烯的制备相当困难,因此限制了它的实用性。不过,麻省理工和密歇根大学已经设计出了大规模生产石墨烯的新方法,“制备难”的问题,或将很快迎来改变。
石墨烯制备新工艺
此前,制备石墨烯的常用手段,包括在石墨固体上“迅速剥下一层”。不过这么做的缺点也很明显,那就是碳原子厚度的石墨烯材料,只能粘贴在胶片薄膜上。
另一种常用的制备方法,则是“在金属箔上沉积石墨烯”。上述两种方法都很麻烦——石墨烯必须从胶带或箔片上移除,然后转移到特定的电子设备或其它基板上(比如硅或玻璃)——往往造成石墨烯材料的损坏或污染。
而MIT和密歇根大学的新方法,则是将石墨烯直接沉积到最终产品的衬底上。在实验室测试中,它们将二氧化硅玻璃(基板)覆盖上了一侧镍膜,然后将石墨烯通过“化学气相沉积”的方式,沉积在这层膜上。
如此以来,膜的两侧就贴上了石墨烯——1处在底部、另1处则在镍(膜)和玻璃(基板)之间。随后,镍膜和石墨烯的顶层会被剥离,而石墨烯的底层则仍然留在了玻璃板上,并且可直接用于触摸屏或太阳能电池的生产。当然,顶层的材料仍然可以运用当前的箔式制备法进行“回收”(不浪费)。
该工艺对大、小规模的生产都适用(从玻璃基板到大块硅芯片)。不过在该技术普及前,仍然有两个方面需要进一步优化,那就是石墨烯的均匀度和质量仍有待提高。