最近发布的一项专利“含碳材料爆炸法高产量制备石墨烯的工艺”，能够在一定程度上克服上述制备方法的缺点，为石墨烯工业化生产带来希望。

    堪萨斯州立大学物理系教授 Chris Sorensen，是这项专利的领导者，研究人员包括堪萨斯州立大学的博士后研究员和物理讲师 Arjun Nepal，前访问学者 Gajendra Prasad Singh。

    以下图片左起：堪萨斯州立大学研究员、物理系博士生 Justin Wright；物理系教授Chris Sorensen；博士后研究员和物理讲师 Arjun Nepal。

    不同于其他的石墨烯制备方法，该方法十分简便、有效、可拓展至工业级别。这种方法给人感觉有点类似“爆米花”，可是爆出的是“石墨烯”，不过它们的原理却大相径庭。具体方法简单描述如下：将乙炔或者乙烯气体以及氧气装入容器内，然后使用汽车火花塞引燃容器内气体，随后搜集爆炸形成的石墨烯。

    对于这种方法，我们先来看看 Sorensen教授怎么说 ：

    “我们已经发明了一种量产石墨烯的可行工艺，该工艺具有很多优点，例如经济合理性，即具有大规模生产的可能性以及避免化学材料的缺乏。这些优势当中，最佳的特性就是该工艺制备一克石墨烯所需要的能量，比其他工艺少很多，因为它需要的只是一个火花。”

    对于Sorensen团队来说，这是一个“偶然的惊喜”。他们在开发黑碳气溶胶时，生产出了石墨烯。整个过程通过在17公升的铝容器内，填充乙炔和氧气，然后使用火花塞点火，在容器内形成爆炸。

    （图片来源于：堪萨斯州立大学）

    爆炸后，烟尘形成了一种气溶胶。

    Sorensen说看上去有点像“黑色的天使蛋糕”，最终的劳动成果如下图所示：

    （图片来源于：堪萨斯州立大学）

    但是通过进一步的分析后，研究人员发现气溶胶，不仅仅是看上去的像“黑色的天使蛋糕”。

    意外的惊喜的是：它是石墨烯！对此，Sorensen 的说法如下：

    “我们本来没有计划制造石墨烯，我们计划制造气溶胶凝胶，但是我们很幸运，通过一次偶然的意外制成了石墨烯。”

    研究意义和未来

    传统的石墨烯制备方法是能源密集型的，能量消耗大，不环保，且十分危险，产量又低。然而，Sorensen的团队通过少量能源，大量制造石墨烯，且没有涉及危险的化学物质。研究人员Nepal说：

    “我们的实验真正的魅力在于我们能以克的数量级，而不是毫克的数量级生产石墨烯。”

    现在，研究团队还包括了物理系博士生Justin Wright、Camp Hill、Pennsylvania，他们正致力于提高石墨烯的品质，将实验室工艺拓展到工业级别。

    同时，他们也正在正升级一些设备，以便引爆后，能快速地从容量内获取石墨烯，只需要几分钟时间。Sorensen 认为，更快速地获取石墨烯有利于提高该材料的品质。

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责任编辑：刘洋

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