別在家里這么干。說真的，別這么干：基本上可以肯定你不會成功的，并且食物攪拌器以后也沒法用了。不過，在今天（4月20日）出版的一篇研究文章所附的補充信息中，介紹了一種在家中大量制作清潔的石墨烯片的方法。
經(jīng)剪切力剝離的石墨烯納米片的局部透射電子顯微鏡圖（解析度為原子級）
石墨烯是世界上最薄、強度最大的材料；可導(dǎo)電性并且質(zhì)地柔軟；石墨烯的出現(xiàn)掀起了從觸摸屏到水處理幾乎所有領(lǐng)域的一場變革。很多研究者都在尋找一種方法，可以量產(chǎn)高品質(zhì)的石墨烯片，這些人中就包括了來自都柏林大學(xué)三一學(xué)院（Trinity College Dublin）的喬納森·科爾曼（Jonathan Coleman）。
在一篇發(fā)表于《自然材料》（Nature Materials, 2012年影響因子35.749）的文章中，科爾曼帶領(lǐng)的科研團隊向人們描述了，他們是如何使用一個大功率（400W）的食物攪拌器，將半升水，10～25毫升洗潔劑以及20～50克石墨烯粉末（這些粉末是從鉛筆芯中提取的）一起運轉(zhuǎn)了10～30分鐘后，產(chǎn)生了大量的、懸浮在水中的毫米級石墨烯片。這項研究得到了英國托馬仕雯（Thomas Swan）公司的贊助。
不過科爾曼又趕緊說道，這個方法還包括了表面活性劑（指代前文中的洗滌劑）與石墨烯的精妙配比，而他尚未公開這一配比。（正因如此我才沒有自己動手在家里試一試；他打算在下一篇文章中公布這一方法的詳細信息）為了分離石墨烯并對結(jié)果進行檢測，實驗中要用到離心機、電子顯微鏡和色譜。事實上，使用食物攪拌機這種方法是被當(dāng)做噱頭后來才加到研究中的——主要的工作是使用工業(yè)用攪拌器進行的。
不過，科爾曼稱，攪拌器這個例子說明了使用這一新方法來量產(chǎn)石墨烯是非常簡便的。托馬仕雯（Thomas Swan）的商務(wù)總監(jiān)安迪·古德溫（Andy Goodwin）稱他們已經(jīng)對這項受專利保護的過程進行了中試，該公司希望能在今年年底達到日產(chǎn)量1kg，產(chǎn)品以干燥粉末或者液體分散物的形式銷售，買家可將產(chǎn)品噴涂在其他材料表面上。
“這是向低成本、大規(guī)模制造石墨烯邁出的重要一步，”英國劍橋大學(xué)（University of Cambridge）的一位石墨烯領(lǐng)域的專家，安德亞·費拉里（AndreaFerrari）說道?！斑@種方法制出的石墨烯，在品質(zhì)上接近已報道的最好的石墨烯，并且生產(chǎn)效率比之前提高了好幾百倍?！?
5L 石墨烯懸濁液（在工業(yè)攪拌器中）
這種方法制出的石墨烯片的品質(zhì)還無法和安德烈·海姆（Andre Geim）和康斯坦丁·諾沃肖洛夫（Kostya Novoselov）制出的相提并論，這兩位來自曼徹斯特大學(xué)的學(xué)者、同時也是2010年諾貝爾物理學(xué)獎得主，使用透明膠帶從石墨中剝離出了石墨烯。在大小方面，與目前企業(yè)中使用氣相沉積法一個原子一個原子長出來的幾米見方的石墨烯片相比也相形見絀。不過，除了用于高端電子設(shè)備，比較小的石墨烯片就足夠了——真正的難點在于如何量產(chǎn)。
盡管目前石墨烯的年產(chǎn)量有幾百噸——你可以很容易的在網(wǎng)上買到——但是質(zhì)量參差不齊。很多石墨烯片存在大量結(jié)構(gòu)缺陷，或者表面被厚厚的化學(xué)物質(zhì)所覆蓋。這些都會影響石墨烯的導(dǎo)電性和其它性質(zhì)，并且這些石墨烯片有好幾百層厚。“我覺得很多公司的產(chǎn)品甚至都不能稱作是石墨烯，”科爾曼說道。
這個攪拌器工藝生產(chǎn)出的石墨烯比較小，平均4～5層厚，不過沒有結(jié)構(gòu)缺陷——這就意味著其導(dǎo)電性很好。科爾曼認為攪拌器在液體中產(chǎn)生的剪切力足夠?qū)⑹氖珘K兒中分離出來。（“就像打撲克的時候滑牌一樣，”科爾曼解釋道。）
使用食物攪拌器并不是生產(chǎn)高品質(zhì)石墨烯唯一的方法。費拉里還認為，在某些情況下，使用超聲分離石墨可以生成質(zhì)量更好的石墨烯。位于德國美因茨市的馬克思·普朗克高分子研究所（Max Planck Institute for Polymer Research）的馮新亮稱，他最近在《美國化學(xué)會志》（Journal of the American Chemical Society, 化學(xué)領(lǐng)域著名期刊，2012年影響因子9.907）發(fā)文介紹了一種電化學(xué)方法，可以更快地制出品質(zhì)更好、更薄的石墨烯。（科爾曼指出，托馬仕雯公司掌握的技術(shù)遠遠不止文獻中報道的那些。）
至于石墨烯的用途，“石墨烯雖然不是萬金油”，科爾曼說道，不過曾有報道，有研究人員對石墨烯用作太陽能電池和普通化學(xué)電池中的電極材料進行了測試。科爾曼建議，石墨烯片還能用作填充材料加到塑料飲水瓶里——加入后可增加瓶子的強度，減小塑料的使用量，而石墨烯防止氧氣、二氧化碳等氣體逸出的能力還可以延長飲料的保質(zhì)期。
另一項應(yīng)用則是，在橡膠中加入少量石墨烯，生成的橡膠棒的電導(dǎo)率會隨著其拉伸而變化——換句話說，這就是一個壓敏傳感器。托馬仕雯的商務(wù)總監(jiān)安迪·古德溫提到了將其用于制作柔性、低成本的顯示屏；還有人建議將石墨烯片用于脫鹽罐，甚至避孕套中。
不過在這些例子中，使用石墨烯的效果是否比其他材料好還沒有被證實——不過發(fā)明了這些量產(chǎn)石墨烯的方法意味著我們很快就能去驗證了。盡管目前不同的公司競爭的是不同的商機，但科爾曼預(yù)測生產(chǎn)石墨烯的企業(yè)數(shù)目會減少，最終只有少數(shù)生產(chǎn)技術(shù)會統(tǒng)治市場?！澳壳吧a(chǎn)和銷售石墨烯的企業(yè)有很多：不過在未來5年內(nèi)，企業(yè)的數(shù)目會大幅下降。”科爾曼說道。
