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石墨烯需在制備與應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)突破
2023年12月27日 08:58:56
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在日前舉辦的第二十五屆中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)上，全球首個(gè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的二維石墨烯材料亮相。石墨烯被認(rèn)為是“會(huì)改變世界的材料”。
【化工儀器網(wǎng) 項(xiàng)目成果】 石墨烯，這個(gè)被譽(yù)為“未來(lái)材料”的神奇物質(zhì)，自2004年由安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功制備以來(lái)，就以其獨(dú)特的物理化學(xué)性質(zhì)和廣泛的應(yīng)用前景，引起了全球科研界的廣泛關(guān)注。然而，盡管石墨烯的研究取得了一些重要的突破，但在其制備和應(yīng)用方面，我們?nèi)匀幻媾R著許多挑戰(zhàn)。因此，我們必須在石墨烯的制備與應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)突破，以實(shí)現(xiàn)其真正的潛力。
在日前舉辦的第二十五屆中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)上，全球首個(gè)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的二維石墨烯材料亮相。石墨烯被認(rèn)為是“會(huì)改變世界的材料”。它是目前世界上已知最薄、最堅(jiān)硬、導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性最好的材料。這種既透明輕薄同時(shí)又具有超強(qiáng)韌度的二維材料，已經(jīng)成為當(dāng)下材料科學(xué)領(lǐng)域的“明星”。
大批量、低成本生產(chǎn)高質(zhì)量的石墨烯材料，是其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的前提。但顯然“用膠帶撕下來(lái)”的剝離法并不適用于石墨烯材料規(guī)?；苽渑c生產(chǎn)。
目前，最常用的石墨烯制備方法是化學(xué)氣相沉積法，但這種方法需要高溫和高壓的條件，且產(chǎn)量低、成本高。此外，這種方法制備出的石墨烯質(zhì)量參差不齊，難以滿足不同應(yīng)用的需求。
其次，石墨烯的應(yīng)用也是一個(gè)亟待解決的問題。2010年至今，石墨烯材料的應(yīng)用都是以粉體材料為主，用作電熱產(chǎn)品、導(dǎo)電添加劑、防腐涂料等。
雖然石墨烯在電子、光電、能源、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景，但由于其制備困難、成本高昂等問題，這些應(yīng)用還處于初級(jí)階段。例如，石墨烯在電子設(shè)備中的應(yīng)用，由于其優(yōu)異的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，可以大大提高設(shè)備的性能。但是，由于石墨烯的制備成本高，使得其在電子設(shè)備中的應(yīng)用受到限制。
為了解決這些問題，我們需要在石墨烯的制備與應(yīng)用領(lǐng)域持續(xù)突破。在制備方面，我們可以從兩個(gè)方面進(jìn)行努力：一是開發(fā)新的制備方法，如液相剝離法、微波輔助法等，以提高石墨烯的產(chǎn)量和質(zhì)量；二是優(yōu)化現(xiàn)有的制備方法，如改進(jìn)化學(xué)氣相沉積法的條件，以降低石墨烯的制備成本。
在應(yīng)用方面，我們可以通過(guò)以下幾個(gè)途徑來(lái)推動(dòng)石墨烯的應(yīng)用：一是加大研發(fā)投入，提高石墨烯的生產(chǎn)效率和降低成本；二是加強(qiáng)跨學(xué)科的合作，將石墨烯與其他材料或技術(shù)結(jié)合，開發(fā)出新的應(yīng)用；三是加強(qiáng)政策支持，為石墨烯的研究和應(yīng)用提供良好的環(huán)境。
總的來(lái)說(shuō)，石墨烯的制備與應(yīng)用是一個(gè)復(fù)雜而艱巨的任務(wù)，需要我們?cè)诶碚摵蛯?shí)踐上不斷探索和突破。未來(lái)10年值得期待的是一維石墨烯纖維材料，它有望用作散熱膜、功能纖維、結(jié)構(gòu)增強(qiáng)纖維，甚至超級(jí)導(dǎo)線等。只有這樣，我們才能真正實(shí)現(xiàn)石墨烯的潛力，推動(dòng)科技進(jìn)步，造福人類社會(huì)。
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