石墨烯制造技術的現狀

目前，商業數量(公斤和噸)的石墨烯通常是由石墨用自上而下的方法制成的。它們可以作為粉末和液體，可以作為橡膠和碳纖維複合材料等其他産品的添加劑。為了充分發揮石墨烯的潛力，它确實需要大規模生産。這超出了目前的制造技術水平，但世界各地的研究實驗室都在快速發展。化學氣相沉積法(CVD)是制備石墨烯的另一種方法。這被稱為自底向上方法，因為它按原子組裝石墨烯薄片。CVD工藝在銅金屬表面形成石墨烯。這是目前制作大規模石墨烯薄片的最佳選擇。然而，這一過程仍在研究實驗室中，因為有一些基本問題需要克服。

通過CVD方法制作石墨烯的主要問題

質量和速度總結這些問題。在質量方面，問題的主要來源是石墨烯同時從多個點生長在金屬表面。這些點生長成島狀，這些島在它們連接的片材中産生缺陷。以這種方式形成的一層石墨烯據說是多晶的。想象一下，一張由許多塊相同材料松散拼接而成的布，你就會明白了。我們最終的目标是制造出一種完美無缺的材料，這種材料被稱為單晶石墨烯。

另一個問題是制造速度。目前的CVD方法以每分鐘50微米的速度增長石墨烯。這可能并不意味着什麼，所以考慮一下制作一平方米的石墨烯。我們使用了一平方米作為測量薄片石墨烯生産規模的基礎。(一平方米=一平方米的吊床指數為0)加上一些假設，以這樣的速度，隻需兩周就能産出一平方米的劣質産品。作為新工業革命的基礎，幾乎沒有什麼希望。

然後，上周中國的一個團隊發表了一篇相當有趣的論文……

美國國家石墨烯協會(NGA)的利亞姆•克裡奇利(Liam Critchley)讓我注意到，北京大學(Peking University)和韓國蔚山國家科技學院(UNIST)聰明的女士和先生們宣布了一項新進展。他們的文章題為《工業銅箔上一米大小的單晶石墨烯的超快外延生長》(Ultrafast epitaxial growth of metretres single crystal graphene on industrial Cu foil)，也許不是每個人都認為這篇文章引人入勝，但它引起了我的注意。謝謝利亞姆。中國所做的已經證明石墨烯的制造速度比想象的要快，同時質量也要高得多。這篇論文不是最容易閱讀的;讓我解釋他們實際上做的:團隊開始一塊固體銅5×50厘米(250平方厘米)他們已經一層石墨烯在20分鐘。這是迄今為止制造石墨烯最快的一次。他們還聲稱石墨烯是在這種材料上以單晶的形式生長出來的。這意味着它是一層非常高質量的石墨烯，隻有一個原子厚。

那麼……

它有很多含義，讓我們集中在兩個方面:速度:你會記得我計算過生産一平方米石墨烯需要14天。這項工作表明它現在可以在13小時内完成。這比之前最快的方法快26倍。這意味着我們可以得到更快的速度。我猜人們會開始将石墨烯的制造與制造計算機芯片的摩爾定律進行比較。質量:目前大多數的方法都是制作質量很差的多晶石墨烯，想想看，有很多單獨的小塊松散地粘在一起，做成一張平闆。中國的這項工作表明他們已經生産出了接近單晶石墨烯的東西，這是質量最高的——一種沒有缺陷的連續石墨烯。

都是些令人興奮的東西，但讓我們來看看這個。

這裡存在着市場炒作的危險。研究小組将這種方法描述為超快。記住，在這種情況下，超快意味着在13小時而不是14天内制造出一平方米的東西。這是一個很好的進步，但對于一個可行的制造過程來說仍然是一個痛苦的緩慢過程。還要考慮到，這種石墨烯薄片粘在金屬銅箔上，必須被移除。然而，請繼續關注進展，因為在石墨烯領域，這确實是向前邁出的一大步。

就目前而言，就速度而言，是中國26:世界其他地區1。

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