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石墨烯基材料结构调控对其形貌及其复合材料机械性能影响研究(3)

时间:2021-10-23 16:14来源:毕业论文
Novoselov 等[4]便是通过使用透明胶带反复地剥离高定向热解石墨以达到获取石墨烯的 目的。因为高定向热解石墨很少有缺陷,所以通过该方法得到的石墨烯

Novoselov 等[4]便是通过使用透明胶带反复地剥离高定向热解石墨以达到获取石墨烯的

目的。因为高定向热解石墨很少有缺陷,所以通过该方法得到的石墨烯品质较为良好,然而 由于这种方式偶然性很大,而且可控性也不强,很难实现大规模工业化生产。

2011 年,苏[5]等使用电化学剥离的方法得到了拥有着高透射率(约为 96%)的双层石墨 烯,这种方法简单又迅速,得到的产物横向尺寸达到了 30μm。所得样品经 HNO3 处理之后, 电阻<1kΩ/sq。这钟制备方法为获取低成本、高品质且可扩展生产石墨烯提供了可能。

2012 年,Coleman[6]将超声处理运用到溶剂剥离法中,将溶液中的石墨晶体剥离并将其切 割成石墨烯纳米片,随后利用溶剂的相互作用以达到稳定,这里也可以使用表面活性剂来达 到同样的目的,该实验最后获得的石墨烯无氧化而且没有缺陷。

同年,Park[7]尝试将剥离法与石墨烯插层法相结合,在降低实验条件的前提下,成功获得 了高品质的石墨烯,其电阻约为 930kΩ/sq,导电率约为 91000S/m,透光率约为 75%,并且在 没有任何功能化或是表面活性剂的情况下就可以稳定地在无机溶液中分散。

氧化还原法:氧化还原法是指将石墨氧化以达到增大石墨层之间间距的目的,之后再通 过物理方法使其分离,最后通过化学方法还原,以得到石墨烯的方法。还原氧化石墨法有着 成本低、生产效率高、利于工业化生产等众多优点,是当前较为热门的石墨烯制备方式之一。 但是因为制备过程中使用的还原剂会对环境造成较大污染,所以仍然需要继续研究以求其他 还原剂作为替代。

Fernandez-Merino 等[8]通过实验对比了硼氢化钠、连苯三酚和维生素 C 三种材料作为还原 剂的效果,结果发现最终得到的石墨烯同样有着较高质量,该实验也就此成为了探索环保无 害还原剂的先驱。

2012 年鹏[9]等演示了使用低成本、绿色、可重复利用、无害的纤维素代替原有的还原剂 来对氧化石墨进行还原的实验。

除了还原剂的安全环保之外,还必须要保证石墨烯的结构在整个反应的过程中不会受到 破坏,张等人[10]为了达到这个条件,在实验中选择用超声分散的方法替代机械搅拌,成功使 得制备出的石墨烯的结构的完整性得到了保证,实验最终获取到的石墨烯分散液十分稳定, 其浓度高达 1mg/mL,电导率为 712S/m。

SiC 外延法:指在超高真空的环境下,利用高温使 SiC 表面的硅原子升华,于是残留下 来的的碳原子便会以自组的方式重构,从而获得以 SiC 为衬底的石墨烯,其有着连续、尺寸 与绝缘基片相当等特点。该制备方式可以有效获取高质量的石墨烯薄片,但是 SiC 单晶的表 面结构十分复杂,所以较难获得大面积且厚度均一的石墨烯,同时该方式对于设备要求也十 分高[11]。

2011 年,Zangwill[12]等提出了让石墨烯外延生长在紧密排列金属上的的设想,并且在理 论上成功论证了这一假设的优势以及其可能性。吴[13]等人也探究石墨烯在金属基底上外延生 长的可能性,并以铱为例,采用第一原理计算并在此基础上使用了计算机模拟的方法对其原 理进行了研究。论文网

2012 年 Nyakiti[14] 等 成 功 在 一 个 原 子 级 的 光 滑 4H-SiC(0001) 阶 梯 平 台 上 种 出 了

200μm×200μm 的伯纳尔堆积的大面积双层外延生长石墨烯。

CVD 法:CVD 法是指在较高温度的环境下,反应物质在气态时相互之间发生反应,生 成固态物质后冷却沉积在加热的衬底表面上的方法,此法在工业上常用于制备半导体薄膜材 料 ,同时这也是目前获取石墨烯的手段之一。 石墨烯基材料结构调控对其形貌及其复合材料机械性能影响研究(3):http://www.youerw.com/cailiao/lunwen_83481.html

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