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我国实现原子级石墨烯精准可控折叠技术

2019-10-18 点击:
  日常生活中,石墨烯应该是大家不会经常接触到的一个概念,但它却是重要的生物化学生产材料之一,大到航空航天领域部分器件结构的制造,小到半导体、电池、传感器等产品的生产,石墨烯由于其特有的光学、电学及力学性质,在材料化工、能源电子、生物医学等方面均得到了广泛应用。
 
  前段时间,国际学术期刊《科学》发表了一篇报道称,经过不断研究与试验,我国科学家首次实现了对于原子级石墨烯折叠的精准控制。据悉,科学家通过纳米扫描探针来操纵石墨烯的转动,对双晶结构的石墨烯进行折叠后,形成了具有特殊性质的异质结,而这种异质结有助于量子材料和器件的功能构造。
 
  石墨作为石墨烯的生产原料,在我国具有非常广泛的分布。据了解,我国石墨基础储量约占世界总储量的33%,已查明资源储量2.6亿吨,预测资源潜力18.7亿吨,因此实现石墨烯生产应用技术的突破和创新、对于扩展其应用领域,充分利用我国的石墨资源,改善我国能源材料产业的结构有非常重要的意义。
 
  我国的石墨烯技术起步较晚,但政府对于石墨烯的研究和开发给予了较大关注,在加大研发资金投入的基础上制定了一系列相关政策支持石墨烯的研究,促进了行业市场的快速发展。然而,对于石墨烯在高端市场应用领域的研究,我国还存在一定技术上的的局限性。由于缺乏成熟的核心研发技术,因此多数研究成果都集中在发热膜、防腐涂料等此类低端应用市场。所以加强对于石墨烯制备技术的不断改进,运用前沿科学技术生产质量优异的大量石墨烯产品,降低石墨烯制备成本,使其得到广泛的应用,逐步走向产业化,成为促进石墨烯技术的重要发展方向。
 
  石墨烯的研究与分析离不开相关科学仪器的助力。在观察石墨烯表面形态、厚度、结构等特性时,显微镜为科研工作者提供了更加细致入微地观测。拉曼光谱也是石墨烯研究中不可或缺的仪器之一,由于拉曼谱线数量、位移、谱线长度等特性与分子振动或转动能级有关,因此可以对样品表面进行微区检测,帮助科研人员观察分析石墨烯片的层数信息。
 
  红外光谱仪可以利用样品对不同波长的红外辐射的吸收情况,分析其分子结构以及化学组成,因而在石墨烯内部结构和化学键构造等方面的分析研究中具有重要作用,它还可以鉴定石墨烯分子中某些官能团的存在,因此它有助于氧化还原石墨烯和官能化的石墨烯的表征分析。
 
  石墨烯的发展历程虽然较为短暂,但是其优异的光学、电学和力学等特性以及在未来广阔的应用市场促使着科研人员不断地深入研究,相信随着石墨烯制备工艺的不断成熟与产业化生产难题的突破,它将会成为移动通信、航空航天、新能源电池等众多领域的新型生产制造材料。
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