2014 第 18 周新闻速递

石墨烯是一种由碳原子构成的六角型蜂巢状薄膜，是一种只有一个碳原子厚的二维材料。它的结构稳定，几乎完全透明，电阻率比铜或银都低，是目前世界上电阻率最小的材料。石墨的另一种重要特性就是能够在常温下观测到量子霍尔效应。因其独特的性质，石墨烯的潜在应用非常广泛，比如石墨烯晶体管、透明电极、超级电容器、太阳能电池、感光元件等等。遗憾的是，石墨烯原先的制备方法导致它成为世界上最贵的材料之一。以前常见的制备方法是机械分离法、在碳化硅表面外延生长、在金属表面生长、切割碳纳米管等等。好消息：现在，你在自家厨房里就可以制作石墨烯了，很简单，把石墨粉、肥皂和水倒在搅拌器里搅拌即可。

石墨可以视为由石墨烯多层叠加起来的，就好像一叠扑克牌一样，每一张牌都是一层石墨烯。很自然地，可以用恰当的方式从石墨中分离出石墨烯。但是，高质量的石墨烯的工业量产很困难，用最好的实验室技术每小时才生产不到半克。《自然》材料子刊上月登出了一篇论文 (doi:10.1038/nmat3944)，爱尔兰都柏林三一学院的 Jonatham Coleman 及其团队发现了一种生产石墨烯的好方法，有望大大提高石墨烯的产量。Coleman 团队利用石墨粉和一种类似于洗涤液的溶剂混合搅拌，通过电子显微镜的分析证实，他们可以达到每小时五克的生产率。他们尝试了不同类型的马达和溶剂，结果证实，英国厨房中常见的搅拌器和洗碗用的洗涤液也可以做同样的事情。该团队通过计算表明，如果扩大到工业生产的规模，如果马达选择得当，一万升的大桶每小时可生产 100 克石墨烯。当然，你在家生产石墨烯仍然不现实：首先，洗涤液的量受石墨粉的性质的影响，比如其中石墨细粒的分布尺寸及掺杂情况；其次，这种方法不会把所有的石墨都变成石墨烯，如何把产生的石墨烯分离出来，仍需要专门的技术。

石墨烯一直被认为是不存在的，直到 2004 年才由两名英国科学家从实验室中分离出来，这也让他们荣获了 2010 年的诺贝尔物理学奖。然而其生产难度阻碍了它的大规模应用。如果我们能够仅用厨房的设备就可以量产石墨烯，这意味着材料科学又将会大大改观我们的生活。

来源：

• Make graphene in your kitchen with soap and a blender
• 18:00 20 April 2014 by Jacob Aron