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石墨烯在電子電路領域的應用或将成為事實

石墨烯是由碳原子構成的隻有一層原子厚度的二維晶體,也是世界上最薄、強度最高、導電導熱性能最強的一種新型納米材料。愛爾蘭都柏林聖三一學院(Trinity College Dublin)的研究人員發現石墨烯片被金剛石針尖穿破後将剝離成薄的“碳絲帶”,這個驚奇的發現可能使得石墨烯在電子電路領域的應用變成事實。

近日,英國頂級科學雜志《Nature》上刊登的一篇文章中報道了都柏林聖三一學院科學家的研究關于石墨烯的成果,發現了利用金剛石針尖在石墨烯表面鑿孔并來回移動針尖,使得石墨烯如同褶皺的地毯,其撕裂後甚至被反複折疊,變成了向上卷曲狹窄的“碳絲帶”。

萊斯大學納米科學專家James Tour即表示,該發現令人出乎意料。Tour說由于該技術處于初期研發階段并且研究人員尚未闡述如何實現“碳絲帶”可控制備,故難以知曉其如何應用。但物理學家Graham Cross及James Annett學者則認為石墨烯“碳絲帶”的尺寸以及剝離和折疊的方式是能夠被控制的,并且其在電子電路領域具有潛在的應用價值。

Annett是一位大學研究生,他在用金剛石針尖在石墨烯表面來回拖動以測其抗磨特性的實驗時,才意外發現這一現象。有時候,他注意到當針尖刺穿石墨烯片層後,會将其撕裂成不同尺寸的條帶狀,大到幾十微米長。Cross說當Annett向他描繪自己的研究成果時,立刻意識到可能有某種重要發現。

Cross說所發現的實驗現象是可能的,因為單層石墨烯相對于多層石墨烯而言極其不穩定。石墨烯絲帶将卷曲而不是平鋪于表面,由于金剛石針尖來回移動,其結構為了達到穩态,這種絲帶可能會撕裂石墨烯内部穩定的碳–碳鍵。整個實驗是在室溫下進行的,但在高溫環境下,絲帶的形成速度更快,也變得長。

以往的很多報道中,切割石墨烯有很多種方法,例如化學法、激光法、氧等離子體等刻蝕石墨烯表層。近年發現一些複雜的切割方法的報道也層出不窮,而Cross和Annett的實驗方法是在常溫下進行,并且可以快速形成絲帶,切割起來毫不費力。Cross認為如果可以可控制絲帶的折疊方式,他可将其用于晶體管、儲能裝置或者作為導電石墨烯片層的連接體。他宣稱已經能夠控制絲帶相互堆疊,隻是還沒公開而已。

萊斯大學材料學科學家Boris Yakobson說道,對于該發現他非常的興奮。若研究人員能夠用多個不同形狀的金剛石針尖和對該制備過程進行進一步控制,按照預想的設計構建絲帶網裝物,在未來是可以作為特殊電子設備電路中的電焊條。

近年來,雖然石墨烯頻繁的報道頻繁進入人們的眼球,但是應用瓶頸仍有待突破。目前在國内僅能見到一些石墨烯智能保暖理療暖貼、石墨烯發熱服裝、石墨烯織物等輕應用,在晶體管、傳感器、柔性觸摸屏、可穿戴設、儲能、環境治理等領域層也層出不窮,遺憾的是大多振奮人心報道是資本炒作的榫頭,因此石墨烯引領新材料技術革命的道路還有一定距離。不過以上的研究成果确實證明石墨烯在高端電子領域的潛力,相信随着科學家對石墨烯研究的深入,我們期待石墨烯在不遠的将來會成為名副其實的新一代高速電子學的材料。

來源:ofweek

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