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石墨烯工藝重大突破 絕不是紙上談兵

 

日前,韓國材料學家在《材料化學》上發布了石墨烯在儲能應用方面的最新研究成果,引起世界各國研究學者們的關注。該文章的8位作者将霧狀氧化石墨烯噴入高溫有機溶劑中,形成适用于電極的絨球态微粒,并在文章中讨論了他們霧流輔助深炸工藝的成果。“這一簡單的霧流輔助式石墨烯分子自組裝工藝使用的是高溫有機溶劑,讓人想起油炸食品。” Pratchi Patel在美國《化學化工新聞》中具體描述了他們的成果,稱他們通過将氧化石墨烯噴入高溫溶劑制成了一種圓形類似于絨球的石墨烯微粒。他們的工藝有點像油炸。這一技術能夠“為制造電池和超級電容器上的電極材料提供一種簡單、通用的方法,并有可能提高蓄電設備的能效和功率密度。”

根據文章共同作者,來自韓國Yonsei大學材料科學和工程系的Sang-Hoon Park的說法,制作石墨烯泡沫和氣凝膠并不稀奇,有很多研究團隊曾經嘗試過,但是産物往往因為體積大,形狀不規則,碳素材料密度低而不适合制造電極,。

Patel寫道,一小部分研究團隊曾經制作出體積小的石墨烯納米球和微粒,但使用的是三維模闆以及如化學氣相沉積或冷凍幹燥等技術,但此次研究者們選了另外一條路。不同之處在于:其他人制作的微粒看上去像空心球狀或揉皺的紙團,Patel說,而韓國研究小組的微粒卻像絨球,石墨烯納米片從球心向外延展。Park稱這種分布擴大了石墨烯的表面積,同時形成的開放納米通道加快了電荷傳遞。

其他科學家怎樣評論他們的方法呢?Patel稱:中國科學技術大學化學家和納米科學家俞書宏(音譯)認為深炸工藝是他們研究成果的重要特點。同其它制作三維石墨烯的方法相比,這種方法“直接、簡單并且更容易實現工業化推廣”,另一個優點是這種方法可以讓功能性納米粒子直接困于微球體中形成納米複合材料。

最後,借用《瘾科技》的話,深炸工藝可能會成為移動設備中電池性能改善的關鍵。《Extreme Tech》的Graham Templeton也對這一科技成果給予了非常高的評價——電池技術正成為高科技中最弱的一環,即使不是最弱,也是其中之一。

“當下的電池不僅尺寸較大,儲能量有限,耐熱性較差,價格昂貴,而且能效低下,抑制了電子消費品的發展,” Templeton如是說。關于石墨烯,人們已經耳熟能詳了,“在一定程度上說,石墨烯盡管應用難度很大,但看似所有領域都可以應用,而實際應用情況是,它除了花費大量物理研究預算外,暫時還别無它用。”這就是韓國科學家們研究成果的貢獻所在。“這樣的研究突破正是石墨烯這樣的新材料發展所需要的。”

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