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石墨烯在电子电路领域的应用或将成为事实

石墨烯是由碳原子构成的只有一层原子厚度的二维晶体,也是世界上最薄、强度最高、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。爱尔兰都柏林圣三一学院(Trinity College Dublin)的研究人员发现石墨烯片被金刚石针尖穿破后将剥离成薄的“碳丝带”,这个惊奇的发现可能使得石墨烯在电子电路领域的应用变成事实。

近日,英国顶级科学杂志《Nature》上刊登的一篇文章中报道了都柏林圣三一学院科学家的研究关于石墨烯的成果,发现了利用金刚石针尖在石墨烯表面凿孔并来回移动针尖,使得石墨烯如同褶皱的地毯,其撕裂后甚至被反复折叠,变成了向上卷曲狭窄的“碳丝带”。

莱斯大学纳米科学专家James Tour即表示,该发现令人出乎意料。Tour说由于该技术处于初期研发阶段并且研究人员尚未阐述如何实现“碳丝带”可控制备,故难以知晓其如何应用。但物理学家Graham Cross及James Annett学者则认为石墨烯“碳丝带”的尺寸以及剥离和折叠的方式是能够被控制的,并且其在电子电路领域具有潜在的应用价值。

Annett是一位大学研究生,他在用金刚石针尖在石墨烯表面来回拖动以测其抗磨特性的实验时,才意外发现这一现象。有时候,他注意到当针尖刺穿石墨烯片层后,会将其撕裂成不同尺寸的条带状,大到几十微米长。Cross说当Annett向他描绘自己的研究成果时,立刻意识到可能有某种重要发现。

Cross说所发现的实验现象是可能的,因为单层石墨烯相对于多层石墨烯而言极其不稳定。石墨烯丝带将卷曲而不是平铺于表面,由于金刚石针尖来回移动,其结构为了达到稳态,这种丝带可能会撕裂石墨烯内部稳定的碳–碳键。整个实验是在室温下进行的,但在高温环境下,丝带的形成速度更快,也变得长。

以往的很多报道中,切割石墨烯有很多种方法,例如化学法、激光法、氧等离子体等刻蚀石墨烯表层。近年发现一些复杂的切割方法的报道也层出不穷,而Cross和Annett的实验方法是在常温下进行,并且可以快速形成丝带,切割起来毫不费力。Cross认为如果可以可控制丝带的折叠方式,他可将其用于晶体管、储能装置或者作为导电石墨烯片层的连接体。他宣称已经能够控制丝带相互堆叠,只是还没公开而已。

莱斯大学材料学科学家Boris Yakobson说道,对于该发现他非常的兴奋。若研究人员能够用多个不同形状的金刚石针尖和对该制备过程进行进一步控制,按照预想的设计构建丝带网装物,在未来是可以作为特殊电子设备电路中的电焊条。

近年来,虽然石墨烯频繁的报道频繁进入人们的眼球,但是应用瓶颈仍有待突破。目前在国内仅能见到一些石墨烯智能保暖理疗暖贴、石墨烯发热服装、石墨烯织物等轻应用,在晶体管、传感器、柔性触摸屏、可穿戴设、储能、环境治理等领域层也层出不穷,遗憾的是大多振奋人心报道是资本炒作的榫头,因此石墨烯引领新材料技术革命的道路还有一定距离。不过以上的研究成果确实证明石墨烯在高端电子领域的潜力,相信随着科学家对石墨烯研究的深入,我们期待石墨烯在不远的将来会成为名副其实的新一代高速电子学的材料。

来源:ofweek

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