点“石”成金：石墨烯制程改良 助超级电容更有力

有听过超级电容吗？超级电容是介于电池和电容之间的一种设备。和普通的电池相比，超级电容存放的电要来的少，但是可以用更快的速度充电和放电;和普通的电容相比又可以储存更多的电力。在一般生活中，超级电容器的其中一个应用就是高雄轻轨捷运──为了不破坏市容的美观，高雄轻轨采用了无架空线的设计，也就是说列车不是直接从上方的电线取得电力，而是在车内设备了许多的超级电容。在列车进站时，可以利用车站内的设备快速充电，而在站与站之间则是靠着充饱的电力行驶。如果换成普通的电池的话，停站的时间这么短，可就不够把电力充饱了呢!

超级电容器的原理，是用两层以极小的间隔隔开的电极，泡在电解液中。这个间隔允许电离子穿过，但却不允许电子通过，所以当“充电”时，电离子会向阴极和阳极游动，同时产生电容效应，吸引电子集中在阴极。这时候电极的选择就非常地重要，因为这个电极要能有符合电容效应需求的性质，同时还要能尽量加大表面积，让它的表面能附着更多的电子，达成更大的电容量。

这就是石墨烯登场的地方了。石墨烯是碳原子的一种特别排列方式，由单层的碳原子排成由六角环所组成的蜂窝状平面结构。它有许多非常特别的物理特性，不仅电阻小(比铜、银都低)、透光率高，而且机械强度大，结构不容易损坏。它导电优良的特性以及多孔的结构，正好符合超级电容的需求，是发展超级电容技术的重要材料。

国防部中山科学研究院(中科院)化学所的防蚀化学组计划主持人王金鹏和其团队，目前就致力于稳定生产石墨烯的制程，为未来的应用铺路。首先，天然的石墨经强酸处理后，会形成氧化石墨，在石墨的结构平面上，产生环氧官能基。当这些环氧官能基曝露在高温环境下(约摄氏 1,100 度)时，会分解出二氧化碳，充斥在石墨层间，这些二氧化碳气体累积所产生的压力，就可以从石墨表面剥离出极薄的石墨层，做各种应用。

除了前面提到的超级电容外，石墨烯作为锂电池的负极，和透明的导电膜应用也成为研究的课题，虽然现阶段都还停留在应用方式与制备阶段，但在可预见的未来，它将成为各产业发展重要的推动力，因此中、日、韩等国都投入大量的资金，而台湾当然也不能落于人后，希望中科院的研究，能让台湾在未来石墨烯的世界里，也占有一席之地啰!