研究人员提供了对抗假石墨烯的解决方案

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自2004年首次实现石墨烯隔离以来,与石墨烯相关的研究与开发一直在爆炸式增长,数百名商机制造石墨烯以利用这一迅速发展的产业。但是,新加坡国立大学(NUS)研究人员的一项新研究发现了一个主要问题–缺乏生产标准导致许多供应商的石墨烯质量不佳的情况。这样的做法可能会阻碍从根本上依赖于高质量石墨烯的使用的研究进展。


“令人震惊的发现是,生产商正在将黑粉标记为石墨烯,然后以高价出售。而实际上,它们包含廉价的石墨。强烈需要建立严格的石墨烯表征和生产标准,以创造健康的环境。和可靠的石墨烯市场。”负责这项研究的国大高级二维材料中心主任安东尼奥·卡斯特罗·内托教授说。

研究结果于2018年9月13日发表在《先进材料》杂志上。

如何从石墨烯假货中分辨出石墨烯薄片

石墨烯因其卓越的性能而被认为是未来的奇迹材料。尽管是地球上最薄的材料,但它的强度却是钢铁的200倍。它只有一个原子厚,也是一种令人难以置信的电导体,但仍保持轻巧,柔韧性和透明性。因此,石墨烯在从晶体管到生物医学器件的所有领域中都发现了潜在的应用,甚至被提出作为构建通往太空的电梯的材料。

石墨烯通常通过将石墨(将常见的铅笔芯中可以找到的石墨)剥落成粉末,然后将其浸没到液体中,然后通过利用声能使混合物最小化来分离出最小的石墨烯薄片来生产。该合成的目的是生产尽可能薄的石墨烯。纯石墨烯的厚度仅为原子层的一层,但是国际标准化组织(ISO)指出,多达十层厚度的石墨烯薄片堆叠仍可以像石墨烯一样工作。

考虑到这一点,Castro Neto教授及其团队着手开发一种系统可靠的方法来建立来自世界各地的石墨烯样品的质量。他们能够通过使用多种分析技术和许多供应商提供的测试样品来实现这一目标。

在分析了来自美洲,亚洲和欧洲的60多个不同供应商的样品后,NUS团队发现,大多数样品中石墨烯薄片的含量不到10%。样品的大部分是未正确剥落的石墨粉末。


“伪造石墨烯的生产者是否知道质量低劣尚不清楚。尽管如此,缺乏石墨烯生产标准导致公开市场上出售的材料质量差。这一直阻碍了未来应用的发展, ”卡斯特罗·内图教授阐述。

石墨粉和石墨烯的性质差异很大,因此,以样品为纯石墨烯为借口进行的任何研究都将得出不准确的结果。此外,在研究中测试的样品中,只有一个包含40%以上的高质量石墨烯。此外,有些样品甚至被生产过程中使用的其他化学物质污染。这些发现意味着研究人员可能会浪费宝贵的时间和金钱来对虚假广告的产品进行实验。

“这是有史以来的第一项统计分析世界范围内石墨烯薄片生产的研究。考虑到石墨烯可能能够解决的与健康,气候和可持续性相关的重要挑战,因此,以这种方式进行研究至关重要,这一点至关重要。”卡斯特罗·内托教授解释说。

克服石墨烯创新的障碍

随着这一发现以及可靠测试程序的发展,石墨烯样品现在可以保持更高的标准。

“我们希望我们的结果能加快ISO中石墨烯标准化的进程,因为这是一个巨大的市场需求。这将敦促全世界的石墨烯生产商改进其方法,以生产更好的,特性适当的产品,从而有助于开发实际应用。” Castro Neto教授说。

此外,使用通用和标准化的方法测试石墨烯可以确保对来自全球不同实验室和用户的数据进行轻松的定量比较。


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