中國儲能網(wǎng)訊：據(jù)物理學(xué)家組織網(wǎng)近日報(bào)道，石墨烯是由碳原子組成的二維片狀材料，因物理化學(xué)性質(zhì)獨(dú)特，已經(jīng)在許多領(lǐng)域顯示出了巨大的應(yīng)用潛力。但其許多可以預(yù)見的應(yīng)用都需要經(jīng)過復(fù)雜且昂貴的處理才能實(shí)現(xiàn)，增加了走向應(yīng)用的難度。日前，美國麻省理工學(xué)院和加州大學(xué)伯克利分校的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一種簡單、廉價(jià)的處理方法，有望幫助石墨烯發(fā)揮潛力，更快走向商用。相關(guān)論文發(fā)表在本周出版的《自然·化學(xué)》雜志上。
參與研究的麻省理工學(xué)院能源工程教授杰弗里·格羅斯曼說，他們對石墨烯一直很感興趣，石墨烯氧化物和其他二維材料都有可能用于太陽能電池、熱電和凈水裝置，而這只是其海量應(yīng)用的冰山一角。但是在很多應(yīng)用中，純石墨烯并不是最完美的，它還缺乏一些電子設(shè)備所必需的關(guān)鍵屬性，而這只能通過增加氧原子的方式來對其進(jìn)行修改。但目前的方法存有氧原子在石墨烯表面分布情況不可預(yù)知、需經(jīng)過復(fù)雜的化學(xué)過程以及要達(dá)到700攝氏度到900攝氏度高溫等弊端。而新研究所找到的方法只需將材料暴露在50攝氏度到80攝氏度中即可，且無需額外的化學(xué)處理。
研究人員稱，與目前其他的處理工藝相比，新方法較為溫和，無需苛刻的化學(xué)處理，不會(huì)產(chǎn)生有毒害的副產(chǎn)品，相對而言是一種環(huán)境友好的處理工藝。更重要的是，該法更容易大規(guī)模應(yīng)用，讓商業(yè)化應(yīng)用更加可行。
這種低溫退火工藝能夠改變石墨烯表面氧原子的分布，讓氧原子有規(guī)律地聚集在一起，同時(shí)又會(huì)留有純石墨烯空隙，不會(huì)改變石墨烯的原有結(jié)構(gòu)，避免瑕疵。更難能可貴的是，這一切都是在保持適合的氧含量的前提下完成的。
與原來的處理方法相比，新法顯著降低了材料的電阻，這有望大幅提高其在電路和傳感器中的性能。之所以會(huì)產(chǎn)生這樣的結(jié)果，是因?yàn)樾路椒ㄖ醒趸^后的石墨烯不但保持了氧原子的聚集，也為導(dǎo)電性能超強(qiáng)的純石墨烯留下了必要的空間。這些由純石墨烯構(gòu)成的“保留區(qū)”，還天然地具有量子點(diǎn)屬性，它可以作為高效光源，在很多領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
此外，該法還大大提高了材料對可見光的吸收能力。格羅斯曼說，相對于未經(jīng)處理過的石墨烯氧化物，經(jīng)過新方法處理過的石墨烯對可見光的吸收能力增強(qiáng)了38%。對包括太陽能電池在內(nèi)的諸多應(yīng)用，這一點(diǎn)非常關(guān)鍵。
格羅斯曼的小組正在研究將這種材料用于太陽能電池、熱電裝置、光熱燃料和脫鹽過濾器；由該校材料化學(xué)家安琪拉·貝爾徹領(lǐng)導(dǎo)的另一個(gè)小組正在研究這種材料在生物化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用，如可放置于血液中偵察某種疾病的傳感器，或用于精確投放藥物的靶向藥物遞送系統(tǒng)。
格羅斯曼說：“新方法為我們開辟了新的想象空間，各種應(yīng)用讓人非常興奮?！?
美國西北大學(xué)材料研究中心的馬克·赫山姆說：“雖然對石墨烯的研究目前已經(jīng)非常之多，但這項(xiàng)研究給人的印象仍然十分深刻，它表明了在認(rèn)識和探索石墨烯的道路上，我們還有很多的工作要做。”
