石墨烯，如何实现大规模生产？
21-07-2020
Bronkhorst
“石墨烯旗舰项目”源于欧洲委员会。该项目旨在2020年之前将石墨烯应用商业化，即从实验室到消费者市场。
什么是石墨烯？
- 单层石墨烯最为纯净，并独具特色。这些特性使（单层）石墨烯可被广泛应用并极具吸引力。
- 双层和多层石墨烯具有它性（不定性）特征。层数增加，生产成本越低。
本文只涉及单层石墨烯，截至目前，该类型的研究结果最佳。
石墨烯是当今第一种仅由单一碳层原子构成的二维材料；与钻石和铅笔中采用相同的材料。石墨烯中的碳原子以六边形排列并具有以下特性：
- 硬度比钢高200倍
- 比头发丝薄1000000倍
- 当今最轻的材料（1平方米重约0,77毫克）
- 灵活
- 透明
- 分子难以穿透
- 导电和导热性能极佳
目前尚无方法可用于大规模生产石墨烯，且成本不可控。然而，这项研究的脚步从未停止。
增强等离子的化学气相沉积(PE-CVD)
PE-CVD工艺中，等离子在镍或铜基底上形成石墨烯分层。真空中加热，但也可使用更环保的CVD工艺，即在大气压下加热。通过化学气相沉积，可以生产大片石墨烯。
某些前导体是要蒸发的液体并以气态形式用于CVD工艺。以准确的比例和精度建立等离子非常重要，使用高精度流量仪表可以实现。等离子的偏差会导致石墨烯层瑕疵。瑕疵可能是2D结构的杂质并改变材料的独特属性。
采用大气压等离子技术研发高品质石墨烯
系统具有卓越的稳定性和准确性。这些特性保证了等离子的可靠产生，最终生产出更高品质的石墨烯。
在文献“由微波氩等离子分解乙醇产生可伸缩的石墨烯”中，阐述了科尔多瓦大学(ES)在PE-CVD石墨烯生产工艺中选择Bronkhorst控制蒸发混合系统的原因。
石墨烯应用领域
- 水净化：科学家们正在研发基于氧化石墨烯的高级过滤系统，将污水净化为饮用水。
- 医疗行业：石墨烯对人体无毒，相关的研究将药物附着在石墨烯上并在体内输送药物的可能性。石墨烯还能防止细菌的形成，它是植入物涂层的理想选择。
- 能源行业：表面积大，导电性能极佳，使得石墨烯能用于储能。目标是使石墨烯电池更紧凑并增强电池快充的能力，实现秒充。
- 纺织行业：石墨烯能够处理纺织品中的电子产品，例如有效而高效且高精度的传感器。此外，能够制造石墨烯防腐涂层和导电油墨。
- 半导体行业：归功于良好的导电和导热性，石墨烯有望提高（计算机和智能手机）芯片的速度和容量。
