中國(guó)粉體網(wǎng)訊  人類(lèi)經(jīng)歷了石器、陶器、銅器、鐵器時(shí)代，正行進(jìn)在以硅為主要物質(zhì)載體的信息時(shí)代；而下一個(gè)量子時(shí)代哪種材料將嶄露頭角呢？很可能是石墨烯。

談起石墨烯，業(yè)內(nèi)人士都會(huì)豎起大拇指說(shuō)這是一個(gè)“好東西”，它是可以改變世界的神奇物質(zhì)。然而，就是這樣一種神奇的物質(zhì)在我國(guó)已發(fā)展十幾年，卻仍然面臨產(chǎn)量有限的致命瓶頸。石墨烯的產(chǎn)業(yè)化是全世界的一個(gè)難題。換言之，石墨烯產(chǎn)業(yè)化破局還需技術(shù)革命。

眾所周知，石墨層片之間以較弱的范德華力結(jié)合，計(jì)算表明分離石墨烯片層需要２ｅＶ•ｎｍ－２的能量。因此，石墨烯的制備就是利用機(jī)械、物理或化學(xué)的方法，實(shí)現(xiàn)石墨烯層片的有效分離（自上而下法），就像將一本書(shū)撕成一張張紙一樣；或者從碳原子開(kāi)始，在適當(dāng)?shù)臈l件下，自下而上地實(shí)現(xiàn)石墨烯片的自組裝高效生長(zhǎng)。

目前石墨烯常見(jiàn)的制備方法主要有：機(jī)械剝離法、氧化還原法、液相剝離法、層間化合物法、電弧法、碳納米管法、化學(xué)氣相沉積法、外延生長(zhǎng)法、有機(jī)合成法等。

機(jī)械剝離法

氧化還原法

液相剝離法

液相剝離法是通過(guò)直接把石墨或石墨衍生物（膨脹石墨、氟化石墨插層復(fù)合物等）溶解到有機(jī)溶劑中，再利用高密度超聲波、加熱或氣流作用得到一定濃度的單層或多層石墨烯溶液。目前常用的剝離體系有有機(jī)溶劑和助劑、水和表面活性劑溶液以及離子液體。

層間化合物法

以一種天然鱗片石墨為原料，石墨層與層之間插入一些非碳質(zhì)的原子、分子、離子甚至原子團(tuán)后，形成石墨插層復(fù)合物。

電弧法

電弧法被廣泛應(yīng)用于制備納米材料，使用電弧法制備的石墨烯結(jié)構(gòu)規(guī)則，晶型較好，有望獲得較高的導(dǎo)電性和較好的電化學(xué)性能。

碳納米管法

碳納米管可以看做是由石墨烯卷曲而成的管狀結(jié)構(gòu)，將碳納米管的側(cè)壁沿著軸向剖開(kāi)，即可得到石墨烯。

化學(xué)氣相沉積法

化學(xué)氣相沉積法（ＣＶＤ），是指反應(yīng)物在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成固態(tài)物質(zhì)沉積在襯底或者催化劑的表面，從而得到固體材料的方法。

外延生長(zhǎng)法

外延生長(zhǎng)法，是指在高溫加熱ＳｉＣ單晶體，使ＳｉＣ表面的Ｓｉ原子被蒸發(fā)而脫離表面，剩下的Ｃ原子通過(guò)自組形式重構(gòu)，這樣就可以得到基于ＳｉＣ襯底的石墨烯。

有機(jī)合成法

稠環(huán)芳烴是碳原子通過(guò)sp2雜化而形成的平面結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)組成與石墨烯相同，將大量的稠環(huán)芳烴聚合在一起，即可構(gòu)成石墨烯。

各種制備方法的優(yōu)缺點(diǎn)

除此之外，石墨烯制備技術(shù)仍在突破。但是，沒(méi)有量化生產(chǎn)，實(shí)驗(yàn)性材料將不會(huì)有生命力。目前而言。如何實(shí)現(xiàn)石墨稀的高性能低成本且穩(wěn)定性高規(guī)模化制備是其應(yīng)用的前提和保障，石墨烯依然，面臨技術(shù)“掣肘”，高質(zhì)量、低成本、提純技術(shù)、應(yīng)用技術(shù)以及環(huán)保性等亟待研究突破。

對(duì)此，許多國(guó)家正在爭(zhēng)奪石墨烯技術(shù)的制高點(diǎn)。

歐洲石墨烯產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略技術(shù)路線圖

韓國(guó)石墨烯商業(yè)化方向示意圖

韓國(guó)應(yīng)用研究重點(diǎn)分析圖

臺(tái)灣石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖

應(yīng)對(duì)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)，我國(guó)也在積極布局。2016年，由中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟組織國(guó)內(nèi)石墨烯專(zhuān)家規(guī)劃了石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖。

中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)技術(shù)路線圖

我們期待，石墨烯突破技術(shù)瓶頸，借助“石墨烯+”的平臺(tái)支撐，為一大批傳統(tǒng)材料的性能提升與應(yīng)用拓展提供有力支撐，同時(shí)衍生出一系列性能優(yōu)異的新一代功能元器件，在鋰離子電池、太陽(yáng)能電池、超級(jí)電容器、傳感器、生物醫(yī)藥、復(fù)合材料、環(huán)保、柔性顯示、半導(dǎo)體行業(yè)等領(lǐng)域大展拳腳。

2018年4月24-25日，中國(guó)粉體網(wǎng)聯(lián)合江蘇省納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心、中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所，將于蘇州金陵觀園國(guó)際酒店舉辦“2018低維碳納米材料制備及應(yīng)用技術(shù)交流會(huì)”，會(huì)議旨在共同探討低維碳材料現(xiàn)階段的發(fā)展中所面臨的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，分享最新的研究成果，共同推動(dòng)其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。