石墨烯的發展及應用
應用技術
作者：王賽偉
[摘 要]石墨烯有著優異的性能，在光學、電學、熱學和力學等領域得到了廣泛的應用。石墨烯同時也存在著一定的缺點，例如宏觀聚集態的存在形式，並且難以大量製備。為了使其高比表麵積、耐化學耐熱性、高導電性、高模量和高強度得到充分的發揮，需要對其進行充分的研究。本文將針對石墨烯的發展及應用進行分析。
[關鍵詞]石墨烯； 發展； 應用
中圖分類號：O613.71 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2014）35-0261-01
自從石墨烯出現以來，人們就沒有停止過對其的研究。由於其自身的優點，因此成為了新材料的重要選擇，在一些領域中，石墨烯已經開始應用。應用石墨烯，能夠更好的發揮出器件的作用，提高運行效率。在未來的新型器件中，例如太陽能電池、激光器等，石墨烯將會有著巨大的應用價值。
一、 石墨烯的發展製備措施
（一） 輕微按摩法
常用的方式是微機械分離，可以從大型晶體上將石墨烯薄片直接剪裁下來。在2004年，有人通過這種方式進行了單層石墨烯的製備，並且能夠穩定存在。比較典型的方式就是通過一種膨化材料來摩擦石墨，從而使得石墨表麵會出現晶體，這些晶體中就包含了石墨烯。缺點是不容易控製尺寸，並且長度難以保證。
（二） 碳化矽外延表麵生長
這種方式就是利用單晶碳化矽加熱的方法來脫除矽，從而在單晶麵上進行石墨烯片層分解。具體操作如下：利用經過氫氣或氧氣刻蝕處理形成的樣片，運用電子轟擊在高真空中加熱，從而排除氧化物。然後使用俄歇電子能譜進行完全移除氧化物確定，加熱樣品，在溫度達到設定值後，形成石墨層。
（三） 金屬表麵生長
所謂取向附生法，就是在原子結構中生出石墨烯。在設定溫度下滲入碳原子，冷卻，之後碳原子會大量的浮到表麵，整個基質表麵會出現單層碳原子，然後生長成為石墨烯。
（四） 化學氣相沉積
這是一種有效地製備石墨烯的方式，使用這種方式，不需要使用顆粒狀的催化劑，在可分解高溫前驅體氣氛內部設置平麵基底，利用高溫退火在基底表麵沉積碳原子出現石墨烯，利用化學腐蝕將金屬基底去除，最終得到石墨烯片。利用前驅體流量、生長溫度和基底類型，能夠控製石墨烯生長。
（五） 氧化減薄法
利用加熱氧化，能夠對石墨烯進行逐層減薄，從而出現雙層或者單層的石墨烯。很多公司對於氧化石墨烯都十分關注，並且逐漸研究出更加科學可靠的方式，優化氧化方式。
（六） 切割碳納米管
這種方式還處於試驗階段，就是利用硫酸和錳酸鉀將溶液中碳納米管切開。還用一種方式就是通過等離子體對嵌入聚合物的一部分納米管進行刻蝕處理。
（七）乙氧鈉裂解
這種方式可以製造出石墨烯，並滿足公克的數量。運用鈉金屬將乙醇還原，對乙醇鹽產物進行裂解處理，通過水衝洗將鈉鹽除去，然後得到石墨烯，這種石墨烯是粘在一起的，通過溫和聲波振動進行振散，得到純石墨烯。
（八） 肼還原法
在純肼溶液中放入氧化石墨烯紙，利用這種溶液，就能後還原氧化石墨烯紙為單層石墨烯。
二、 石墨烯的具體應用方式
（一） 太空電梯纜線
應用石墨烯，可以用來進行超輕型飛機的開發製造，還能製作堅韌程度高的防彈衣，也可以應用在幾萬英裏長的人造太空電梯中。根據相關研究，可以利用石墨烯製造成批的石墨烯光纖。對於炭素超堅固的複合材料，能夠降低成本，這種材料在建築、汽車和航空航天等領域有著巨大的應用價值。