新檢測方法戳破石墨烯神話?研究:多數市售石墨烯產品品質很差

作者 | 發布日期 2018 年 11 月 15 日 19:15 | 分類 尖端科技 , 材料 , 零組件 follow us in feedly

石墨烯有如材料界神話,具有相當多革命性潛在應用,比如儲能系統、建築材料、醫療設備等。然而新加坡國立大學最新分析指出,目前大多數已商業化生產的石墨烯商品,品質都很差。



石墨烯是世上最強、最神奇的人造材料,它薄到僅一個原子厚度,卻是世上最堅硬的奈米材料,強度為鋼的 200 倍;它也是令人難以置信的導電體(electrical conductor),電阻率只有 10 -6  Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。由於電阻率極低,電子移動速度極快,因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的電子元件或電晶體。

加上自從 2004 年科學家首次從石墨中分離出石墨烯,證明石墨烯是可以獨立存在的結構後,相關研究與商業開發就有如雨後春筍般爆發。

石墨烯可從石墨剝離得到,比如你的鉛筆筆芯原料就是石墨,將之磨成粉末後浸入溶液,接著可使用超音波振動液體分離出石墨烯薄片。

但你有沒有想過製備得出的石墨烯可能不夠「純」?新加坡國立大學研究人員著手開發一種方法,能用來檢測目前市面上已開始販售的石墨烯產品品質。在這次論文中,他們結合電子顯微鏡、原子力顯微鏡(atomic force microscopy)、拉曼光譜法、元素分析法、X 射線光電子光譜法(X-ray photoelectron spectrometry)等技術,分析來自美洲、亞洲和歐洲 60 多家不同供應商的石墨烯樣品。

實驗驚訝地發現,其中大部分石墨烯片含量都不到 10%,幾乎全是未正確剝離的石墨粉末,只有一個樣品含有超過 40% 的高質量石墨烯;此外,還有些樣品甚至被生產過程中使用的化學品污染,而我們不清楚這些製造商是否知道自家石墨烯產品品質很差,如果知而不言,等於全是一場虛假的歌頌。

石墨粉末和石墨烯性質有如天與地的差別,新加坡國立大學 Castro Neto 教授說,有可能石墨烯缺乏標準生產流程,所以導致許多生產商供應的石墨烯品質超差,但石墨烯市場需求巨大,當務之急也許是要趕緊推出一套標準的石墨烯品質檢測方法。

這篇新論文發表在《Advanced Materials》期刊。

(首圖來源:新加坡國立大學

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