中華化工網訊：學科交叉創新空間大
如何制備結構精確可控的石墨烯，是打破其應用瓶頸的關鍵。中科院金屬所成會明研究員提出，利用石墨原料的尺寸與結晶度不同來控制石墨烯層數的策略，可以宏量制備出單層、雙層和三層的高質量石墨烯。他的課題組利用電泳沉積方法，已經制備出表面均勻致密的單層石墨烯薄膜。這種石墨烯薄膜具有優良的場發射特性、低開啟電場和閾值、良好的場發射穩定性和均勻性。
中科院化學所的王朝暉研究員正考慮用化學合成法制備石墨烯, 從而解決高質量石墨烯的可控制備、石墨烯結構和物性的調控以及石墨烯材料的應用研究等多個關鍵問題。
“作為近幾年飛速發展起來的一種碳納米材料，石墨烯的研究才剛剛起步，有大量的科學問題等待我們去研究。這是一個創新空間很大的全新領域，更是一個前沿交叉領域，有待不同領域科學家的協同努力。”朱道本對記者說。
國內探索步步為營
當前，我國科研人員正在石墨烯領域開展積極探索。隨著其各種特性被陸續發現，相信不久的將來就可以投入大批量、低成本的工業化生產。
中科院物理所王恩哥研究員等采用剝離-再嵌入-擴張的方法，成功制備出高質量石墨烯，并通過LB（單分子或多分子層）膜組裝技術制成大面積的透明導電膜，對石墨烯的大規模應用具有重要意義。2009年，中科院化學所的研究人員探索出一種制備圖案化石墨烯的方法，并成功將其應用于有機場效應晶體管電極。
還是在2009年，中科院電工所馬衍偉研究員等采用對苯二胺還原氧化石墨納米片的方法，成功制備出高穩定性有機溶劑分散的石墨烯材料，并采用電泳沉積法獲得了高導電性的石墨烯薄膜。此方法制備的石墨烯分散性能好、產率高、導電性能好且成本低，有望應用于超級電容器和復合功能材料等領域。
此外，中科院蘭州化物所也于今年5月制備出石墨烯薄膜，滿足了實際應用中低能耗、低成本和高產量的要求。
高頻應用或率先突破
2006～2008年間，石墨烯已被制成彈道輸運晶體管和平面場效應管，引起了研究人員的興趣。業內人士認為，石墨烯很可能首先應用于高頻領域，如太赫茲微波成像等。此外，憑借其很高的導電性和透光性，還可用于透明電極、觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池以及超級電容器等領域。
中科院數字與系統科學研究院的計算結果表明，石墨烯的理想強度為110～121GPa，意味著這是人類已知的最為牢固的材料，可作為添加劑廣泛應用到高強度復合材料之中。石墨烯的厚度只有0.335納米，最突出的特性是電子傳輸速度極快，還具有很高的化學穩定性和熱力學穩定性，有望取代硅在電子產品生產過程中得到廣泛應用。
西南科技大學材料科學與工程學院專家表示，基于石墨烯的電路或許要到2025年之后才會出現，在此之前硅電路還會占據主導地位，但前景無疑是樂觀的，因為石墨烯片的邊緣尺寸基本沒有限制。專家樂觀地表示，僅僅在10年前，碳納米管的長度還不足1微米，現在已經可以制造出幾厘米長的納米管了。可以預見，同樣的結果也會出現在石墨烯上。
