新材料大幅削减石墨烯制造成本

2015-11-23 08:27:13来源: eettaiwan
    英国苏格兰格拉斯哥大学(University of Glasgow)的研究人员发现一种能够大量生产石墨烯薄膜的新方法。在石墨烯薄膜的制造过程中,由于基板的成本直接影响到石墨烯本身的最终成本,因此,研究人员借用了制造锂离子电池的材料,据称可使基板成本大幅降低到大约只有先前使用材料的1/100。
石墨烯一向被喻为“神奇材料”,因为它最先在2004年时从石墨中分离出来。石墨烯大约只有一个单原子的厚度,但却比钢更具弹性、强韧且更能更有效地传导热能与电能。

然而,石墨烯至今尚未获得业界广泛采用,主要的局限就在于其生产费用。唯有实现可负担的石墨烯生产方式,才能让一系列新技术导入市场,例如透过合成的皮肤为仰赖义肢的截肢患者提供感官反馈。

在最新一期的《科学报告》(Scientific Reports)发表的一篇论文中,研究人员描述了这项过程。石墨烯通常使用化学气相沈积(CVD)方式进行生产,在这种类似半导体制造的过程中,气态反应物在基板上沈积形成薄膜。

以往的在生产时采用铜作为材料,但在显微镜下可看到在轧制过程导致的表面刮痕与缺陷。因此,该研究人员改采用商用铜箔——由Mitsui Mining & Smelting公司生产的超平滑铜箔,用于锂离子电池的负极。这种超平滑的铜表面为石墨烯的形成提供了绝佳的平台。

研究人员发现,相较于以往生产制程中所用的材料,他们所制做的石墨烯在电晶体的电子与光学性能方面有了显着的改善;而且,石墨烯更能完整地覆盖基板,形成薄膜缺陷更少的较佳结构。

主导这项研究的格拉斯哥大学工程系教授Ravinder Dahiya表示,我们在制程中所用的商用铜箔市售价格约每平方公尺1美元,相形之下,目前生产石墨烯时用量相当的铜价格约需要115美元。而且,这种更昂贵的铜材料在使用前通常还得先准备,进一步增加了制造过程的成本。

我们在过程中使用的市售铜零售价为每平方米一美元,与之相比在115 $的铜目前石墨烯生产中使用了类似的量。这较昂贵的铜的形式通常需要制备可用于之前,进一步增加了过程的成本。

“我们的制程能以低成本生产高品质的石墨烯,让我们更近一步创造出可负担的新电子元件,从而催生更广泛的新应用,从未来的智慧城市到行动医疗保健等。”

一步步接近了广泛的应用创造实惠的新型电子器件,从未来的智能城市带我们到移动医疗。

“我自已大部份的研究是在合成皮肤领域。石墨烯有助于提供超柔软且导电的表面,因而能够以一种当今最先进的义肢都无法实现的方式,为需要义肢辅肋的患者提供感官反馈。”

这项研究是由格拉斯哥大学与土耳其毕尔肯大学(Bilkent University)的研究人员共同进行的。研究报告主题为“为高性能软性光电元件合成大面积的石墨烯”(Synthesis of Large Area Graphene for High Performance in Flexible Optoelectronic Devices),发表于《科学报告》中。欧盟(EU)与工程暨物理科学研究委员会(EPSRC)为这项研究提供了赞助。

关键字:新材料  石墨烯  制造成本

编辑:北极风 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/xfdz/2015/1123/article_45892.html
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