中國粉體網(wǎng)訊 劉忠范院士，國內(nèi)“著名的石墨烯大�！敝唬⒂�2011年成功當(dāng)選中國科學(xué)院院士。自1993年在北大化院任職以來，劉忠范院士一直致力于納米科學(xué)技術(shù)尤其是低維碳材料領(lǐng)域，完成了很多意義重大的工作。當(dāng)石墨烯的“旋風(fēng)”席卷中華大地之前，劉忠范院士便早已走在國際前列，在二維碳材料領(lǐng)域取得了許多重大的突破，例如二元合金催化生長(zhǎng)、痕碳偏析生長(zhǎng)石墨烯等開創(chuàng)性的工作。這里，我們就漫話石墨烯”工匠”—?jiǎng)⒅曳对菏康臅芘c貨架的故事。
劉忠范
書架的故事：決定未來的制備
最初的石墨烯是通過剝離得到，如何去控制得到石墨烯的大小、層數(shù)和增加其產(chǎn)量就成了研究者努力的方向。CVD生長(zhǎng)法應(yīng)運(yùn)而生，但是兩種主流金屬催化基底——Ni的溶碳后析出、Cu的表面缺陷成核給石墨烯的生長(zhǎng)添加了許多不必要的變數(shù)。大面積、均勻、單層便成為了石墨烯研究者的“CVD夢(mèng)”。劉忠范院士便通過Ni-Mo合金做催化基底的方法，阻止了碳溶Ni后析出的過程，實(shí)現(xiàn)了具備高容錯(cuò)性的大面積均勻單層石墨烯的制備。而后逆向思考，利用碳溶Ni后析出的過程，實(shí)現(xiàn)了低成本的Ni箔上偏析生長(zhǎng)大面積石墨烯。之后，利用偏析過程進(jìn)行可控?fù)诫s、可控層數(shù)、構(gòu)筑異質(zhì)結(jié)構(gòu)和梯級(jí)供料技術(shù)實(shí)現(xiàn)大面積單晶石墨烯的工作層出不窮。石墨烯制備的重心也在這段時(shí)間突破了單元的生長(zhǎng)，逐漸轉(zhuǎn)移到了新結(jié)構(gòu)、新體系、新行為上面。這表明了工藝的成熟，也標(biāo)志這未來應(yīng)用可參照的基礎(chǔ)更加堅(jiān)實(shí)。因而，我們相信劉忠范院士擺在書架上的這些工作將會(huì)在未來應(yīng)用石墨烯時(shí)成為優(yōu)秀的“教科書”。
貨架的故事：殺手锏級(jí)的應(yīng)用
制備的基礎(chǔ)雖然已經(jīng)打好，多專而不精的研究現(xiàn)狀卻使石墨烯這個(gè)“萬金油”材料卻依然難以親近現(xiàn)實(shí)。受碳纖維發(fā)展的啟發(fā)，劉忠范院士首次提出了標(biāo)號(hào)石墨烯的概念，即具有特定性質(zhì)而面向某一類特定應(yīng)用的石墨烯。于是，卷對(duì)卷綠色轉(zhuǎn)移實(shí)現(xiàn)批量制備石墨烯的技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。這些高質(zhì)量、受缺陷敏感度高的石墨烯薄膜也被劉忠范院士成為“女石墨烯”。
那么“男石墨烯”呢？劉忠范院士把這個(gè)標(biāo)簽分配給了易批量制備但缺陷程度高的粉體石墨烯。硅藻土，NaCl晶體，石墨粉、魚骨、貝殼這些貼近生活的物質(zhì)便成為了劉忠范院士生長(zhǎng)“男石墨烯”的模板。這些依據(jù)模板的粉體石墨烯往往具有多孔的三維結(jié)構(gòu)，比表面積大結(jié)合石墨烯優(yōu)秀的導(dǎo)電導(dǎo)熱性質(zhì)，因而在吸附、催化等領(lǐng)域具有相當(dāng)重要地位。
但是，即便再“親民”的石墨烯生長(zhǎng)轉(zhuǎn)移技術(shù)也依然處于實(shí)驗(yàn)研究的范疇。于是劉忠范院士打造的殺手锏級(jí)應(yīng)用——石墨烯玻璃應(yīng)用而生。僅僅只是將石墨烯和傳統(tǒng)的玻璃相結(jié)合，便得到得到了各項(xiàng)性質(zhì)均發(fā)生突破的新型導(dǎo)電導(dǎo)熱玻璃。集除霧、變色、加熱、選擇性透光等一系列功能于一身石墨烯玻璃必然會(huì)在不遠(yuǎn)的將來走進(jìn)大眾百姓的衣食住行。
如果說貨幣到商品是經(jīng)濟(jì)方面的最危險(xiǎn)一躍的話，那么從書架到貨架便是科學(xué)領(lǐng)域最危險(xiǎn)的一躍，如果跳躍失敗，摔壞的將不僅僅是研究者，更是投入大量人力物力的國家和社會(huì)。
