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柔性石墨

  水可能同时进步石墨烯薄膜的机合匀称性和孕育速度,不妨由于其温和的氧化影响和加快从SiO 2 / Si基底开释氧的影响,而且通过消浸孕育动力学势垒使单层石墨烯迅速孕育。这项工行为介质基板上高质料石墨烯的高效可控CVD孕育供应了有利基本。

  提出并选用了怪异机合的基体,采用CVD手法制备出三维连通收集机合的石墨烯原料(图1,Nature Mater, 2011),拓展了石墨烯的利用空间,被评为2011年度中邦科学十大发达;达成了毫米级高质料单晶石墨烯的反复制备与无损转化(图2,Nature Commun, 2012)。成长出低本钱多量制备高质料石墨烯的新手法,正在企业达成了中试并通过成绩判定。

  揭示了石墨烯的场发射功能(Adv Mater, 2009) 及石墨烯与氧化物的协同储能效应(ACS Nano AFM, 2010等),拓荒了正在柔性储能器件中的利用;研制出石墨烯基弹性导体、高灵便传感器、2元彩票高效热处分原料、轻质电磁障蔽原料和高倍率柔性锂离子电池等(PNAS Adv Mater, 2012等)。

  任文才, 中邦科学院金属磋议所磋议员,邦度突出青年科学基金得回者。从事石墨烯磋议,正在石墨烯的孕育机制、大尺寸单晶石墨烯与高导电性石墨烯三维收集机合原料的把握制备、高质料石墨烯原料的界限制备以及石墨烯原料的光电、储能等利用方面博得了一系列更始成绩。正在《Nature Materials》 等期刊发布 SCI 论文 68 篇,被 SCI 援用3688 次 ;申请邦度出现专利 24 项,此中获授权 8 项,1 项已实行。2 项成绩被 Nature 选为磋议亮点,1 项成绩入选2011 年度中邦科学十大发达。

  图1. 具有三维连通收集机合的石墨烯泡沫(a)、(b)及其与硅橡胶复合制成的弹性导体(c)。

  成长了浮动催化剂CVD手法制备出双壁碳纳米管(CPL, 2002),揭示了其机合特性、拉曼光谱和CVD孕育机制。提出采用非金属催化剂高效制备出单壁碳纳米管及其气-固-固孕育机制,启示了又一制备碳纳米管的新途径(JACS, 2009 & 2011)。(开头:中科院金属磋议所人才音讯库)

  正在SiO2 / Si衬底上水辅助CVD法孕育石墨烯的示妄图。通过行使氩气流将水蒸气注入石英管中。水浴用于将水源的温度仍旧正在25℃。

  原题目:Carbon:水辅助法正在SiO2 / Si衬底上迅速孕育单层石墨烯薄膜

  图2. (a)、(b)、(c)为正在贵金属基体上孕育的毫米级石墨烯单晶;(b’)、(c’)阔别为转化到Si/SiO2基体上的 (b)、(c)中的石墨烯单晶。

  通过化学气相浸积(CVD)正在介质基板上无金属孕育高质料单层石墨烯膜对待开垦基于高功能石墨烯的电子和光电器件具有紧要旨趣。然而,因为介质基板的催化活性很低(根基可能无视不计),现有CVD工艺的机合匀称性(孕育质料)差,孕育速度迂缓。

  用丙酮和异丙醇顺序冲洗SiO2/Si(SiO2的厚度为290nm)基板1小时,然后装入程度熔融石英管(内径为22mm)中, 正在Ar中退火10分钟以除去残留的有机物质,然后将CH4 / H2的气体搀杂物以流速为17.5 / 75sccm通入石英管中,用于石墨烯的孕育。通过行使0~20sccm的Ar气流将水蒸气注入管中以辅助石墨烯的孕育。孕育后,闭塞CH4 / H2气流(和用于水辅助孕育的Ar气流)并正在Ar中将样品迅速冷却至室温。

  指日,中邦科学院金属磋议所任文才课题组讲演了一种水辅助法CVD工艺,可能正在不可使金属催化剂,不必要超高温的要求下,正在SiO2/Si衬底上迅速孕育出单层石墨烯薄膜。纵使只要微量的水存正在,也可能变成机合缺陷光鲜削减的优异石墨烯单层薄膜。联系磋议成绩以“Water-assisted rapid growth of monolayer graphene films on SiO2/Si substrates”为题,发布正在《Carbon》上。