石墨烯技術革命要來了?大豆就能製備,成本有望降十倍

作者 | 發布日期 2017 年 02 月 02 日 15:22 | 分類 材料 follow us in feedly

石墨烯電阻率最小、導電性極佳,同時也是目前發現最薄也最硬的材質,科學家與研究人員前仆後繼將其導入各項應用,包含半導體、觸控螢幕、電池都可望因為石墨烯而有所革新,儼然成為萬能材料,但這項起初被視為假設性結構的材料,在科學家最終以各式方法提煉製備出來後,價格卻是居高不下,現在終於有望突破。



澳洲最高研究機構聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)近期公布最新研究,發現能以低成本方式從大豆提煉出用於電子製造的石墨烯材料,有望移除石墨烯一直以來高昂價格的商用障礙。

過往,石墨烯可透過有機械剝離、化學還原或熱化學氣相沉積等方式備製,但不是難以大面積生產,就是提取方法繁瑣、成本高昂危險性高,以熱化學氣相沉積提煉而言,得在高度控制的爆炸壓縮氣體環境,透過長時間高溫(通常在攝氏 1,000 度以上)、真空等方式提煉。

根據目前的技術,一片 4 吋左右的石墨烯薄膜要價高達 750 美元,CSIRO 則發明一種新興的「GraphAir」技術,強調在一般環境就能提取石墨烯,CSIRO 科學家、研究作者之一的 Zhao Jun Han 指出,新的技術有望讓石墨烯價格降至目前的十分之一。

分離出石墨烯的主角,就是一般我們所見的大豆。

石墨烯是由單層碳原子組成,形狀呈六角蜂巢晶格、只有一個原子厚度的二維材料,研究團隊將多晶鎳(Ni)薄片做為催化劑,與大豆油前驅物(precursor)共同在一般空氣環境中加熱,當加熱溫度來到攝氏 800 度,大豆中的碳結構開始解離,並溶解至鎳金屬薄片,經過三分鐘退火,促進碳原子在鎳溶解,最後透過快速冷卻碳從中分離並在鎳表面形成結晶,因此生成單層至數層的石墨烯薄膜,生成的薄膜可再剝離置於玻璃基板。

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(Source:Nature)

CSIRO 科學家、共同作者 Dong Han Seo 強調,以此 GraphAir 技術分離出石墨烯,其品質與一般傳統方法所產生的石墨烯並無相異,研究人員 Zhao Jun Han 則指出,這樣以一般氣壓環境條件製備的石墨烯,過程更快速、簡單、安全,且方法具有可擴展性,有望降低生產成本並提高石墨烯的應用。

研究同時刊載於近期的科學期刊《Nature》,下一步,團隊期望透過燒烤或烹飪剩餘的廢棄食用油轉化為石墨烯薄膜,做到廢物變黃金。

(首圖來源:CSIRO

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