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Nature:韓國解決石墨烯OLED商用化的最大難題!

近日消息,韓國首爾大學研究所研發出化學性能穩定的氟化高分子石墨烯材料。此種石墨烯不止導電性極佳,在300度以上的高溫下也可以形成穩定性極佳的電極。研究院還表示此次的發現相當于解決了石墨烯OLED商用化的最大難題,可有助于提前石墨烯電極的商用化。

韓國首爾大學材料工學院研發出提升最薄導電體-石墨烯性能與穩定性的新型加工方法。此種技術可應用于太陽能電池,柔性電池,透明顯示等高科技領域。首爾大學團隊研發出在石墨烯添加高分子物質提升其導電率、進一步成功應用于高效率發光OLED的材料。

因六角形蜂窩網狀結構碳元素的石墨烯雖可導電,但其導電性能差,隻能與其他物質混合使用。之前所使用的混合物質接觸空氣和水時候易發生變化,因此有穩定性差的缺點。

此次的首爾大學研究所采用的是化學性能穩定的氟化高分子石墨烯材料。此種石墨烯不止導電性極佳,在300度以上的高溫下也可以形成穩定性極佳的電極。研究院還表示此次的發現相當于解決了石墨烯OLED商用化的最大難題,可有助于提前石墨烯電極的商用化。

此研發成果已發表在國際學術刊物- “Nature communications”。

韓國UNIST的Rodney Ruoff教授團隊5月24日也對外發表了一種利用單結晶銅鎳合金箔讓石墨烯生長提速10倍以上的新型制作方法。

石墨烯制作的核心工程化學蒸鍍(CVD)所采用的是多晶體銅基闆為促酶,在促酶銅基闆上利用甲醇和氫形成碳原子石墨烯。因銅基闆的結晶配位多,所以生長出來的石墨烯為多晶體。但多晶體石墨烯導電率與速度低下,科學家們一直緻力于尋求單晶體石墨烯的方案。

現大家所使用的技術是與石墨烯晶格相似的銅(111)單晶為基闆的Epitaxy方式,因銅(111)基闆的結晶方向一緻,晶格結構相似等特征可生長出近乎于單結晶的晶體。

銅鎳單結晶合金箔與單結晶石墨烯

但Rodney Ruoff教授團隊此次發表的方式是在銅(111)的單結晶箔基礎上再添加鎳,形成銅鎳合金箔作為基闆。此時可生成每6個銅原子配1個鑷原子的規則性銅-鎳初晶格。

研究員表示,按照密度泛函理論(DFT)計算,添加鎳元素之後可大幅縮減石墨烯的甲烷分解所需的能量。所以相應的石墨烯生長時間從銅(111)基闆時所需的60分鐘,可縮減到5分鐘。

石墨烯為碳原子組成的同位素,雖厚度僅為0.2奈米,但機械強度為鋼鐵的200倍,而且有着不易斷、柔韌性佳,導電性能比矽優秀100倍等優勢。此次研究還在石墨烯單層中發現約40奈米寬的“延伸線(fold)”。延伸線以20奈米的間隔互相平行并垂直存在于金屬基闆。研究組通過透射電子顯微鏡,首次觀察到未完全形成的石墨烯島(Grapeneisland)相互結合領域裡形成的延伸線。此種現象形成理由為金屬與石墨烯的熱容變化量不同,在熱脹時在金屬基闆形成的石墨烯并不會跟随金屬基闆發生冷縮,從而變為褶皺(3層結構)。

UNIST團隊

Rodney Ruoff教授表示,此次的研究成功的在銅鎳基闆和金箔上形成初晶格結構,并首次發現石墨烯迅速生長與3層折疊延伸線。此種成果可應用于2次元材料與薄膜研究。

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