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产业化尚待时日
技术问题是石墨烯商业化应用的主要制约因素。如何低成本和高效率地制备大面积、高质量石墨烯,并快速高效转移至下游需求领域,是石墨烯大规模商业化应用主要致力的方向。
当前制备石墨烯的方法有很多,主要有物理和化学两大类。物理的方法主要是采取机械剥离方法,而化学方法主要集中在化学沉积和化学合成两大方向。上述物理方法制备石墨烯共同的缺点就是生产出的石墨烯厚度不一,可操作性差,并且无法生长出大尺寸的石墨烯。
化学沉积气相法(CVD)提供了一种可控制的石墨烯方法。首先将平面基底(如金属薄膜和金属单晶)等置于高温可分解的前驱体(一般多为甲烷和乙烯等烃类)中,通过高温退火的方式使碳原子沉积在基底表面形成石墨烯,最后用化学方法去除金属基底之后得到石墨烯。此方法可以形成较大面积的石墨烯片,但合成过程必须在高温下进行,石墨烯的良品率一般无法保证。此外,还有化学溶液直接剥离法、高温石墨膨胀法等。
上述石墨烯化学制备方法制得的石墨烯同样也不稳定,且石墨烯片状面积有限,商业化尚待时日。
整体而言,化学气相沉积法(CVD)在规模化制备石墨烯的问题方面有新的突破,也是目前制备石墨烯的主流技术之一,但大规模商业化还需要进一步提升工艺空间。
近两年来,石墨烯产业化方向逐渐清晰,各国有关石墨烯产业支持政策也进一步加大。
2013年1月,欧盟委员会将石墨烯列为未来新兴技术旗舰项目之一。该项目的研究范围十分广泛,其中石墨烯的制备是核心。欧盟委员计划十年提供10亿欧元资助,将石墨烯研究提升至战略高度。
英国在之前投入5000万英镑支持石墨烯商业化应用之后,接着追加投资2150万英镑资助石墨烯研究项目,推进石墨烯商业化进程,并建立国家石墨烯研究所(NGI),该机构有望成为世界领先的石墨烯研究和开发中心。
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