日本開發(fā)出石墨烯量產(chǎn)技術(shù)，利用超臨界流體剝離石墨烯層

日本東北大學(xué)多元物質(zhì)科學(xué)研究所與昭和電工宣布，雙方共同開發(fā)出了量產(chǎn)優(yōu)質(zhì)石墨烯片的技術(shù)。這意味著在利用石墨烯作為汽車的電池材料及輕量高強度結(jié)構(gòu)材料方面邁出了重要一步。 
       石墨烯是以1個原子的厚度從作為碳材料的石墨中剝離制得的材料。除了作為晶體管等電子部件外，作為電池的材料及結(jié)構(gòu)材料也備受關(guān)注。然而，石墨烯的現(xiàn)有制造方法大多生產(chǎn)速度非常慢，而且很難實現(xiàn)缺陷及雜質(zhì)少的優(yōu)質(zhì)石墨烯的量產(chǎn)。比如，作為化學(xué)剝離法之一的“氧化剝離法”，雖然可通過將石墨粉末氧化末并在溶劑中剝離、然后再實施還原來獲得石墨烯片，但一次處理需要花費1天以上的時間，而且還存在缺陷及雜質(zhì)多的問題。 
       而此次開發(fā)的方法利用乙醇等有機溶劑的超臨界液體來剝離石墨烯。日本東北大學(xué)教授本間格介紹說，由于不進行氧化處理，因此“幾乎沒有氧及氫等雜質(zhì)”。而且，此次還開發(fā)出了可連續(xù)剝離石墨烯的“流動反應(yīng)器”。對于5g原料，一次剝離處理的時間僅為1小時左右。 
       不過，一次處理的話單層石墨烯的收獲率只有10％左右。東北大學(xué)和昭和電工為了解決這一問題，還開發(fā)出了使剝離處理的工序呈循環(huán)狀，并在400℃溫度下反復(fù)處理的方法。這樣便可提高單層石墨烯的收獲率。具體而言，12次反復(fù)處理時收獲率可提高至30％以上，48次反復(fù)處理時收獲率可提高至80％以上。48次反復(fù)處理時，雖然每小時的處理量會下降至100mg原料左右，但生產(chǎn)效率仍比氧化剝離法高。 
       獲得的石墨烯品質(zhì)方面，本間教授介紹稱，“經(jīng)拉曼光譜D-band和G-band的檢測證實，48次反復(fù)處理獲得的石墨烯顯示出了優(yōu)良的品質(zhì)”。不過，載流子遷移率未測定。而且，石墨烯的粒徑也未公開。 
       昭和電工今后將為實現(xiàn)業(yè)務(wù)運作進一步驗證可提高量產(chǎn)效率的技術(shù)。

(關(guān)鍵字：石墨烯 日本 超臨界流體剝離石墨烯層)