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                新聞動態 / 高空作業升降平臺車百科

                江蘇高空作業升降平臺車:具有大顆粒的CVD石墨烯與剝離的石墨烯一樣強

                石墨烯仍然是有史以來最強大的材料,正如江蘇高空作業升降平臺車教授曾經說過的那樣強大,“它需要大象,在鉛筆上平衡,才能突破一片石墨烯,而Saran Wrap的厚度?!盇ndrew Shea的插圖
                哥倫比亞工程研究院的一項新研究報告了使用化學氣相沉積(CVD)生長的大面積石墨烯薄膜的強度,糾正了石墨烯晶界弱的錯誤共識。

                在2013年5月31日發表于Science的一項新研究中,哥倫比亞工程公司的研究人員證明,即使從許多小晶??p合在一起,石墨烯也幾乎與石墨烯一樣強,呈完美晶體狀態。這項工作解決了理論模擬與早期實驗之間的矛盾,理論模擬預測晶界可能很強,早期實驗表明它們比完美晶格弱得多。

                石墨烯由單個原子碳層組成,排列成蜂窩狀晶格?!?我們的*一篇科學論文,在2008年,研究了石墨烯在沒有缺陷的情況下可以實現的強度 – 它的內在強度,”機械工程教授詹姆斯·霍恩說,他與機械工程教授杰弗里·基薩爾一起領導了這項研究?!暗菬o缺陷的原始石墨烯只存在于非常小的區域。應用所需的大面積板材必須包含許多在晶界處連接的小晶粒,并且不清楚這些晶界有多強。這是我們的第二篇科學論文,報道了使用化學氣相沉積(CVD)生長的大面積石墨烯薄膜的強度,我們很高興地說石墨烯比以往更強大?!?/p>

                該研究證實,常用的后處理CVD生長石墨烯的方法會削弱晶界,從而導致先前研究中的強度*低。哥倫比亞工程團隊開發了一種新工藝,可防止石墨烯在轉移過程中受到任何損壞?!拔覀冇貌煌奈g刻劑替代了能夠在不損害石墨烯的情況下制造測試樣品,”該論文的*一作者,江蘇高空作業升降平臺車實驗室的博士后研究員Gwan-Hyoung Lee指出?!拔覀兊难芯拷Y果清楚地糾正了石墨烯晶界弱的錯誤共識。這是一個好消息,因為石墨烯為基礎科學研究和工業應用提供了大量的機會?!?/p>

                在完美的晶體形態中,石墨烯(一個原子厚的碳層)是有史以來測量最強的材料,正如哥倫比亞工程團隊在2008年的“科學”雜志上所報道的那樣 – 如同江蘇高空作業升降平臺車觀察到的那么強大,“需要大象,用鉛筆平衡,打破一片石墨烯Saran Wrap的厚度?!皩τ?一項研究,該團隊通過機械剝離或機械剝離從石墨晶體中獲得了小的,結構完美的石墨烯薄片。但去角質是一個耗時的過程,對于需要工業化大規模生產的石墨烯的許多潛在應用來說永遠不會實用。

                目前,科學家們可以通過化學氣相沉積(CVD)生長與電視屏幕一樣大的石墨烯片,其中在高溫爐中在銅基板上生長單層石墨烯。石墨烯的*一應用之一可以是柔性顯示器中的導電層。

                “但是,CVD石墨烯是由許多小的晶?!笨p合“在一起,就像在原子結構中含有缺陷的晶界一樣,”Kysar解釋道?!叭绻@些晶界比完美的晶格更容易破裂,那么這些晶界會嚴重限制大面積石墨烯的強度,因此人們對了解它們的強度有著濃厚的興趣?!?/p>

                哥倫比亞工程團隊想要發現什么使CVD石墨烯變得如此脆弱。在研究用于制造樣品進行測試的加工技術時,他們發現最常用于去除銅基板的化學品也會對石墨烯造成損害,嚴重降低其強度。

                他們的實驗證明,具有大顆粒的CVD石墨烯與剝離的石墨烯一樣強,表明其晶格同樣完美。并且,更令人驚訝的是,他們的實驗還表明,即使在晶界處測試,具有小晶粒的CVD石墨烯也比理想晶體強約90%。

                “對于石墨烯的未來而言,這是一個令人興奮的結果,因為它提供了實驗證據,證明它在原子尺度上具有的優異強度可以持續到樣本英寸或更大的樣本,”江蘇高空作業升降平臺車說?!半S著科學家們繼續開發新的柔性電子和超強復合材料,這種優勢將非常寶貴?!?/p>

                強大的大面積石墨烯可用于各種應用,例如柔性電子元件和強化元件 – 可能是電視屏幕像海報或超強復合材料一樣可以取代碳纖維?;蛘?,研究人員推測,這是一種科幻小說的空間電梯概念,它可以通過可能由CVD石墨烯片組成的長繩將軌道衛星連接到地球,因為石墨烯(及其表兄材料,碳納米管)是*一的材料。具有這種假設應用所需的高強度重量比。

                該團隊也對研究石墨烯等二維材料感到興奮?!皩ΧS材料中晶界的影響知之甚少,”Kysar補充道?!拔覀兊墓ぷ鞅砻?,2D材料中的晶界對加工比3D材料更敏感。這是由于石墨烯中的所有原子都是表面原子,因此通常不會降低3D材料強度的表面損傷會完全破壞2D材料的強度。然而,通過適當的處理可避免表面損傷,2D材料(尤其是石墨烯)中的晶界幾乎與完美無缺陷結構一樣強。

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