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日本开发出石墨烯量产技术,利用超临界流体剥离石墨烯层

发布时间:2013-01-21

日本东北大学多元物质科学研究所与昭和电工宣布,双方共同开发出了量产优质石墨烯片的技术。这意味着在利用石墨烯作为汽车的电池材料及轻量高强度结构材料方面迈出了重要一步。

石墨烯是以1个原子的厚度从作为碳材料的石墨中剥离制得的材料。除了作为晶体管等电子部件外,作为电池的材料及结构材料也备受关注。然而,石墨烯的现有制造方法大多生产速度非常慢,而且很难实现缺陷及杂质少的优质石墨烯的量产。比如,作为化学剥离法之一的“氧化剥离法”,虽然可通过将石墨粉末氧化末并在溶剂中剥离、然后再实施还原来获得石墨烯片,但一次处理需要花费1天以上的时间,而且还存在缺陷及杂质多的问题。

而此次开发的方法利用乙醇等有机溶剂的超临界液体来剥离石墨烯。日本东北大学教授本间格介绍说,由于不进行氧化处理,因此“几乎没有氧及氢等杂质”。而且,此次还开发出了可连续剥离石墨烯的“流动反应器”。对于5g原料,一次剥离处理的时间仅为1小时左右。 

不过,一次处理的话单层石墨烯的收获率只有10%左右。东北大学和昭和电工为了解决这一问题,还开发出了使剥离处理的工序呈循环状,并在400℃温度下反复处理的方法。这样便可提高单层石墨烯的收获率。具体而言,12次反复处理时收获率可提高至30%以上,48次反复处理时收获率可提高至80%以上。48次反复处理时,虽然每小时的处理量会下降至100mg原料左右,但生产效率仍比氧化剥离法高。 

获得的石墨烯品质方面,本间教授介绍称,“经拉曼光谱D-bandG-band的检测证实,48次反复处理获得的石墨烯显示出了优良的品质”。不过,载流子迁移率未测定。而且,石墨烯的粒径也未公开。 昭和电工今后将为实现业务运作进一步验证可提高量产效率的技术。

 

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