中科院金屬研究所沈陽(yáng)材質(zhì)科學(xué)國(guó)家(聯(lián)合)實(shí)驗(yàn)室科研人員運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法制備出石墨烯三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造材質(zhì)，一舉攻陷石墨烯制備難題，將石墨烯制備帶入產(chǎn)量高、生長(zhǎng)面積大的新時(shí)代。這一突破不久前入選了2011年度中國(guó)科學(xué)**進(jìn)展。為了揭露石墨烯這一隱秘材質(zhì)的面紗，新聞?dòng)浾呷涨安稍L了中科院金屬所的科研人員。據(jù)介紹，石墨烯是一種新型碳材質(zhì)，為單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨烯的導(dǎo)電性極好，在射頻晶體管、超靈敏傳感器、柔性透明導(dǎo)電薄膜、***和高導(dǎo)復(fù)合材料、高性能鋰離子電池組和超級(jí)電容器等方面展現(xiàn)出極大的應(yīng)用潛力，成為全人類目前已知的強(qiáng)度**高的物質(zhì)。它不*可以開發(fā)制造出薄如紙片的超輕型飛機(jī)材質(zhì)、超韌性的防彈衣，甚至還能為將來制造“太空電梯”纜線敞開期望之門。但是，繁復(fù)的制造工藝阻撓著石墨烯的普遍使用。高質(zhì)量石墨烯的大量制備以及把石墨烯片組裝成具備特定構(gòu)造的材質(zhì)對(duì)綜合利用石墨烯的眾多不錯(cuò)特性、實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用具備極度關(guān)鍵的含義。據(jù)該所科研人員介紹，他們?cè)谑┤S體材質(zhì)的宏量制備和應(yīng)用中使用泡沫金屬作為生長(zhǎng)基體，運(yùn)用化學(xué)氣相沉積法方式制備出兼具三維連接網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造的泡沫狀石墨烯體材質(zhì)。石墨烯適用于鋰離子電池正負(fù)極材料導(dǎo)電添加劑，可有效提高電池能量，改善循環(huán)壽命和倍率性能。黑龍江石墨烯高濃度母粒

在聲學(xué)領(lǐng)域，利用石墨烯材料極低的質(zhì)量密度、極薄的厚度以及極高的機(jī)械強(qiáng)度的優(yōu)異特性，其可作為振膜應(yīng)用于發(fā)聲器件中，可獲得優(yōu)異的頻譜特性。第六元素研發(fā)的石墨烯振膜，經(jīng)過客戶測(cè)試，該石墨烯發(fā)聲器件具有非常好的頻譜特性，保真度高。掛脖藍(lán)牙耳機(jī)采用的是石墨烯振膜有薄且強(qiáng)韌的特點(diǎn)，精確傳遞聲音又不會(huì)過薄變形。其實(shí)石墨烯同樣也是一種可以用來做振膜的材料。相信不少人都知道，石墨和鉆石其實(shí)是同樣的碳元素物質(zhì)。石墨烯同樣也是一種天然的材料，但是也就是近年才真正有技術(shù)能真正人工分離石墨烯，并且應(yīng)用在材料方面。傳統(tǒng)的塑膠pv材料的振膜，并不足夠滿足復(fù)雜多樣的聲音同時(shí)呈現(xiàn)，新的石墨烯材料由于具備較好的韌性和強(qiáng)度，所以稱為了耳機(jī)振膜新的選材。由于超輕超薄形變以后還能輕易恢復(fù)，滿足耳機(jī)用不高的功率驅(qū)動(dòng)振膜產(chǎn)生復(fù)雜的聲音。廣西石墨烯復(fù)合材料石墨烯具有良好的導(dǎo)熱性能，單層石墨烯高達(dá)5300 W/m?K。

目前第六元素全資子公司常州第六元素半導(dǎo)體有限公司已與客戶成功開發(fā)石墨烯超級(jí)銅復(fù)合材料（“超級(jí)銅”），“超級(jí)銅”利用CVD沉積技術(shù)制備而成，石墨烯超級(jí)銅導(dǎo)電率高于銀10%，如成功應(yīng)用于電機(jī)，若按10%替換，則每年節(jié)約用電，相當(dāng)于葛洲壩電站近2個(gè)月的發(fā)電量，節(jié)約電費(fèi)約20億元。近日，中國(guó)中車高電導(dǎo)率銅基復(fù)合材料“超級(jí)銅”登上央視《焦點(diǎn)訪談》節(jié)目。據(jù)中國(guó)中車介紹，“超級(jí)銅”由中車研究院與上海交通大學(xué)張荻團(tuán)隊(duì)聯(lián)合研發(fā)，是一種高電導(dǎo)率銅基復(fù)合材料。“超級(jí)銅”利用石墨烯較好的導(dǎo)電性和力學(xué)性能與銅材料片堆疊制成，實(shí)現(xiàn)了石墨烯和銅的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，超級(jí)銅的導(dǎo)電性能超過銀10%，如果全國(guó)10%的電機(jī)用上這種“超級(jí)銅”材料，那么一年可以節(jié)省出180多億度電。180億度電相當(dāng)于節(jié)省出一個(gè)葛洲壩電站（2022年葛洲壩電站完成發(fā)電量）。目前，“超級(jí)銅”已完成中試驗(yàn)證，驗(yàn)證了超級(jí)銅的量產(chǎn)可行性，并實(shí)現(xiàn)了小批量生產(chǎn)，接下來將加快批量化制造進(jìn)程。

石墨烯由sp2雜化碳原子連接而成，是二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)晶體，電子可以自由移動(dòng)，電子傳輸性能良好。石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用主要涉及電池正極材料、負(fù)極材料以及導(dǎo)電劑三個(gè)方面。在石墨烯作為電池正極材料時(shí)，利用表面含氧官能團(tuán)等優(yōu)勢(shì)提高鋰離子電池的倍率性能，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性；作為電池負(fù)極材料時(shí)，獨(dú)特納米片層結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建有效“點(diǎn)—面”導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提供存儲(chǔ)空間，提高比容量并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速充電放電；作為導(dǎo)電劑使用，以石墨烯為添加劑加入到傳統(tǒng)導(dǎo)電劑中，可以顯著提高鋰電池中鋰離子的嵌鋰速度，提升導(dǎo)電劑的導(dǎo)電、放電性能，改善循環(huán)。石墨烯由sp2雜化碳原子連接而成，是二維蜂窩狀結(jié)構(gòu)晶體，電子可以自由移動(dòng)，電子傳輸性能良好。石墨烯在鋰電池中的應(yīng)用主要涉及電池正極材料、負(fù)極材料以及導(dǎo)電劑三個(gè)方面。在石墨烯作為電池正極材料時(shí)，利用表面含氧官能團(tuán)等優(yōu)勢(shì)提高鋰離子電池的倍率性能，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性；作為電池負(fù)極材料時(shí)，獨(dú)特納米片層結(jié)構(gòu)可以構(gòu)建有效“點(diǎn)—面”導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)，提供存儲(chǔ)空間，提高比容量并進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)快速充電放電；作為導(dǎo)電劑使用，以石墨烯為添加劑加入到傳統(tǒng)導(dǎo)電劑中，可以顯著提高鋰電池中鋰離子的嵌鋰速度。氧化石墨烯分散液可與復(fù)合材料進(jìn)行原位復(fù)配，從而賦予復(fù)合材料導(dǎo)電、導(dǎo)熱、增強(qiáng)、阻燃、抑菌等性能。

納米碳材料是指分散相尺度至少有一維小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子組成，也可以由異種原子(非碳原子)組成，甚至可以是納米孔。納米碳材料主要包括四種類型:石墨烯、碳納米管，碳納米纖維，納米碳球。碳元素是自然界中存在的與人類**密切相關(guān)、**重要的元素之一，它具有SP、SP2、SP3雜化的多樣電子軌道特性，在加之SP2的異向性導(dǎo)致晶體的各向?qū)院推渌帕械母飨驅(qū)?。因此以碳元素?**構(gòu)成元素的碳素材料具有各式各樣的性質(zhì)，并且新碳素相合新碳素材料還不斷被發(fā)現(xiàn)和人工制得。事實(shí)上，沒有任何元素能像碳這樣作為單一元素可形成像三維金剛石晶體、二維石墨層片、一維卡賓和碳納米管、零維富勒烯分子等如此之多的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)完全不同的物質(zhì)。表1給出了碳的化學(xué)鍵合及其形成的各種典型有機(jī)物、無機(jī)物和碳相的例子。高導(dǎo)電石墨烯銅復(fù)合材料的電導(dǎo)率可以達(dá)到108-118 % IACS，高于單晶銅和銀的電導(dǎo)率。黑龍江石墨烯高濃度母粒

氧化石墨烯濾餅（SE2430W、SE243PW、SE243EW）。黑龍江石墨烯高濃度母粒

溶劑熱法是指在特制的密閉反應(yīng)器(高壓釜)中，采用有機(jī)溶劑作為反應(yīng)介質(zhì)，通過將反應(yīng)體系加熱至臨界溫度(或接近臨界溫度)，在反應(yīng)體系中自身產(chǎn)生高壓而進(jìn)行材料制備的一種有效方法。溶劑熱法解決了規(guī)模化制備石墨烯的問題，同時(shí)也帶來了電導(dǎo)率很低的負(fù)面影響。為解決由此帶來的不足，研究者將溶劑熱法和氧化還原法相結(jié)合制備出了高質(zhì)量的石墨烯。Dai等發(fā)現(xiàn)溶劑熱條件下還原氧化石墨烯制備的石墨烯薄膜電阻小于傳統(tǒng)條件下制備石墨烯。溶劑熱法因高溫高壓封閉體系下可制備高質(zhì)量石墨烯的特點(diǎn)越來越受科學(xué)家的關(guān)注。溶劑熱法和其他制備方法的結(jié)合將成為石墨烯制備的又一亮點(diǎn)。石墨烯的制備方法還有高溫還原、光照還原、外延晶體生長(zhǎng)法、微波法、電弧法、電化學(xué)法等。筆者在以上基礎(chǔ)上提出一種機(jī)械法制備納米石墨烯微片的新方法，并嘗試宏量生產(chǎn)石墨烯的研究中取得較好的成果。如何綜合運(yùn)用各種石墨烯制備方法的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，解決石墨烯的難溶解性和不穩(wěn)定性的問題，完善結(jié)構(gòu)和電性能等是今后研究的熱點(diǎn)和難點(diǎn)，也為今后石墨烯的制備與合成開辟新的道路。黑龍江石墨烯高濃度母粒