浙江大学实验室制备的石墨烯材料样本
关于新的石墨烯生成技术,高超解释说,铁氧化剂分子的“奔跑”速度非常快,可以像楔子一样,快速穿插进入石墨内部,使其快速分层。“在此过程中,还会产生氧气,这些气体会帮助其"顶"开层层石墨,使制备速度加快。”他说。
这种制备方法之所以很“绿色”,是因为它没有爆炸隐患,不会产生有害物质,属于环境友好型技术。同时,生产实验数据显示,该方法在1个小时内就可以制备单层石墨烯,有望实现大规模工业应用。此外,在铁系氧化剂溶液中制得后,可以收干还原成为石墨烯粉末;在制作材料时,又能“速溶”于溶剂。这一特性可以让石墨烯原料便于保存和运输。
此次研究的成功并非一蹴而就。据了解,课题组此前已用石墨烯制作出多种形式的宏观材料和超级电容器、锂电池等器件。
高超的实验室环境也展现了他们的研究历程。在那里,记者看到大大小小的玻璃瓶中装着形态各异的石墨烯材料;有实验室拍摄的入选《自然》杂志2011年度图片的石墨烯打结图;甚至实验室纤细的文竹叶子上也“漂浮”着入选2013年度世界最轻固体材料纪录的石墨烯弹性气凝胶;还有像电影胶片一样、每分钟可以“纺”10米的连续石墨烯薄膜……高超介绍说,正是在此基础上,他们才开始考虑如何在原料层面突破现有难题,推动单层石墨烯规模化、低成本制备。