目前，商業(yè)數(shù)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復(fù)合材料等其他產(chǎn)品的添加劑。為了充分發(fā)揮石墨烯的潛力，它確實需要大規(guī)模生產(chǎn)。這超出了目前的制造技術(shù)水平，但世界各地的研究實驗室都在快速發(fā)展?；瘜W(xué)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(guī)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(zhì)量和速度總結(jié)這些問題。在質(zhì)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產(chǎn)生缺陷。以這種方式形成的一層石墨烯據(jù)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。我們最終的目標(biāo)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。這可能并不意味著什么，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產(chǎn)規(guī)模的基礎(chǔ)。(一平方米=一平方米的吊床指數(shù)為0)加上一些假設(shè)，以這樣的速度，只需兩周就能產(chǎn)出一平方米的劣質(zhì)產(chǎn)品。作為新工業(yè)革命的基礎(chǔ)，幾乎沒有什么希望。

 

      然后，上周中國的一個團(tuán)隊發(fā)表了一篇相當(dāng)有趣的論文……

 

制造大規(guī)模，高質(zhì)量的石墨烯，中國處于世界領(lǐng)先地位

      美國國家石墨烯協(xié)會(NGA)的利亞姆•克里奇利(Liam Critchley)讓我注意到，北京大學(xué)(Peking University)和韓國蔚山國家科技學(xué)院(UNIST)聰明的女士和先生們宣布了一項新進(jìn)展。他們的文章題為《工業(yè)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(rèn)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(jīng)證明石墨烯的制造速度比想象的要快，同時質(zhì)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(tuán)隊開始一塊固體銅5×50厘米(250平方厘米)他們已經(jīng)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。這意味著它是一層非常高質(zhì)量的石墨烯，只有一個原子厚。

 

      那么……

 

      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產(chǎn)一平方米石墨烯需要14天。這項工作表明它現(xiàn)在可以在13小時內(nèi)完成。這比之前最快的方法快26倍。這意味著我們可以得到更快的速度。我猜人們會開始將石墨烯的制造與制造計算機(jī)芯片的摩爾定律進(jìn)行比較。質(zhì)量:目前大多數(shù)的方法都是制作質(zhì)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，做成一張平板。中國的這項工作表明他們已經(jīng)生產(chǎn)出了接近單晶石墨烯的東西，這是質(zhì)量最高的——一種沒有缺陷的連續(xù)石墨烯。

 

      都是些令人興奮的東西，但讓我們來看看這個。

 

      這里存在著市場炒作的危險。研究小組將這種方法描述為超快。記住，在這種情況下，超快意味著在13小時而不是14天內(nèi)制造出一平方米的東西。這是一個很好的進(jìn)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(xù)關(guān)注進(jìn)展，因為在石墨烯領(lǐng)域，這確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(qū)1。