近日,瑞典林雪平大學(xué)(LiU)的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)利用碳化硅襯底,在石墨烯表面上介入缺陷,從而增大了材料存儲(chǔ)電荷的容量。研究結(jié)果發(fā)表在期刊Electrochimica Acta上。
石墨烯作為最薄的材料物質(zhì),由單層碳原子構(gòu)成,其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的厚度僅有一個(gè)原子的厚度,且屬性獨(dú)特。石墨烯的強(qiáng)度是鋼的200多倍,且柔性極好。透明度高且針對氣體和液體的防滲性好。此外,石墨烯還是優(yōu)良的電導(dǎo)體。在諸多納米材料的研究和應(yīng)用中,石墨烯都是炙手可熱的寵兒。
“石墨烯的屬性雖然頗具吸引力,但其研究則較為困難”,瑞典林雪平大學(xué)物理化學(xué)生物系和科技部的首席研究工程師Mikhail Vagin說。對石墨烯屬性的理解難點(diǎn)就在于對石墨烯的“各向異性”材料屬性的理解。在碳原子層的平面和邊緣對石墨烯屬性進(jìn)行測量的結(jié)果是不同的。由于石墨烯形式的多樣化,在原子層面對石墨烯進(jìn)行研究也是比較困難的。而多邊緣片狀石墨烯的屬性和1平方厘米左右的薄片狀石墨烯的屬性又有所不同。
工作人員在碳化硅晶體上制備出石墨烯。首先將碳化硅加熱至2000℃,表面的硅原子開始向汽相轉(zhuǎn)化,僅剩下碳原子。由于石墨烯層的高品質(zhì)屬性及其固有的惰性,石墨烯不會(huì)輕易與周圍環(huán)境條件發(fā)生反應(yīng);而一般的應(yīng)用研究通常采用控制性交互作用的方法使材料與周圍環(huán)境條件發(fā)生反應(yīng),如氣體分子。為此,LiU團(tuán)隊(duì)以可控方式引入表面缺陷并對其發(fā)生的現(xiàn)象進(jìn)行研究,并據(jù)此理解石墨烯屬性與其結(jié)構(gòu)的相關(guān)性。
首席工程師Mikael Syv·j·rvi說:碳化硅襯底的石墨烯可以比其它類型的石墨烯制備的面積更大一點(diǎn);通過有控制地改變其屬性,可以定制出特定功能的材料表面,如內(nèi)置電池的傳感器。