重磅：新技術利用大豆甚至地溝油製備石墨烯！

導讀

石墨烯的製備，是影響其工業化和商用的關鍵因素。最近，澳大利亞科學家成功研發一種新製備方法，利用大豆作為原料生產出石墨烯，同樣該方法也可將地溝油轉化為石墨烯，既低成本、又環保。

石墨烯

石墨烯是一層六角形蜂巢結構組成的碳原子薄片，它具有多種優異特性例如「高強度」、「超輕薄」、「不透水」、「導電導熱性能好」、「柔韌性好」。

它可以應用的領域十分廣泛，包括「電子和半導體器件」、「柔性設備」、「光學設備」、「複合材料」、「油漆和塗層」、「感測器」、「計量設備」、「能量存儲」、「通信設備」等等。

（圖片來源於：維基百科）

製備方法

但是，正如我之前在《重磅：新專利技術用「爆炸法」高產量製備石墨烯》一文中所述，影響石墨烯大規模生產和工業應用的主要障礙就是製備方法。

目前的製備方法，通常需要「高溫」、「催化劑」、「真空」、「爆炸性氣體」等嚴苛的生產條件，具有「技術不穩定」、「成本高」、「生產周期長」、「品質低」、「危險性高」等種種缺點。

新方法

CSIRO科學家Dong Han Seo拿著一片石墨烯薄膜

(圖片來源於：CSIRO)

然而，現在澳大利亞聯邦科學與工業研究組織（CSIRO）開發一種使用「大豆」製造石墨烯的新方法，有效的解決了上述問題。

大豆，是一種非常常見和廣泛種植的農作物，其成本低廉，產量大。另外，這種製備方法也無需獨特的氣體或者複雜的製造技術。所以，它有利於快速、低成本地生產石墨烯。

對於這種製造工藝的有點，CSIRO的科學家 Zhao Jun Han 博士，這篇論文的合著者的評論如下：

「這種環境空氣工藝對於石墨烯製造來說，快速、簡單、安全、規模可擴展、具有集成友好性。這項技術旨在減少石墨烯的生產成本，提高其在新領域的應用。」

GraphAir 技術

(圖片來源於：CSIRO)

他們定製的這項技術稱為「GraphAir」，該技術無需使用爆炸性的壓縮氣體，例如甲烷和氫氣。相反，CSIRO 的研究人員使用了一種純天然產品（大豆油）生產石墨烯薄膜。相比於之前的標準化學汽相澱積法（CVD），它無需真空工藝或者長時間的高溫處理。

GraphAir技術，使用了相對廉價的多晶鎳(Ni)片作為催化劑，生產石墨烯。石墨烯生產過程，在密閉的石英管中進行，當將大豆油的溫度加熱到800攝氏，差不多26分鐘，它會分解為合成石墨烯所需要的各種碳元素。然後，溫度在保持三分鐘，確保在Ni基片上碳元素的適當分解。

通過限制石英管中的空氣流動，生產出來的碳不會進一步轉變為二氧化碳或者其他氣體。通過嚴格保持施加的溫度和冷卻率，這項工藝可以生產出高質量的石墨烯薄膜。

CSIRO的科學家 Dong Han Seo 博士說：

「相比於傳統的製備方法，我們的GraphAir 技術能夠生產出良好且可轉化的石墨烯屬性。」

地溝油轉化為石墨烯

同時，CSIRO的新製造方法，也可以利用其他類型的有機油，甚至是廚房烹飪煎炒後廢棄的油（地溝油），將它轉化為石墨烯薄膜。

對此，Seo 博士說法如下：

「我們可以回收利用廢物油（地溝油），這些油通常會被廢棄，但是我們將它轉化為有用的產品。」

合作

為了能夠將這項技術儘快商用，CSIRO 目前正在尋找工業合作夥伴，共同開發石墨烯的新用途。

參考資料

【1】http://www.csiro.au/en/News/News-releases/2017/CSIRO-makes-high-quality-graphene-with-soybeans

【2】http://www.nature.com/articles/ncomms14217