Nuair a chruann sraitheanna graphene a chéile, cruthaíonn siad graifít. Tá thart ar 3 mhilliún sraith de graphene i milliméadar amháin de graifít. Fágann stróc éadrom peann luaidhe ar pháipéar rianta a d'fhéadfadh a bheith ach cúpla sraitheanna nó fiú sraith amháin de graphene. A bhuíochas dá struchtúr déthoiseach foirfe, feidhmíonn sé mar bhreiseán feidhmiúil i go leor táirgí nuálacha.
Agus muid ag caint faoi graphene, is é an tagairt is cáiliúla gan dabht ná Duais Nobel na Fisice 2010, arna roinnt ag beirt eolaithe as a dtaighde ceannródaíoch ar graphene. Le déanaí, d’fhógair Ollscoil Fudan go bhfuil a taighdeoirí, i gcomhar leo siúd ó Ollscoil Náisiúnta Shingeapór, tar éis modh ullmhúcháin ghraiféin branda nua, ardéifeachtúlachta a fhorbairt ar féidir a chroí-theicneolaíocht a mhéadú go héasca le haghaidh táirgeadh tionsclaíoch.
Go háirithe, ghlac an fhoireann taighde cur chuige go hiomlán contrártha le cosán traidisiúnta na bpáipéar a fhoilsiú ar dtús agus ansin ag comhoibriú le fiontair. Bhain siad torthaí nuálacha amach in 2013, chomhdaigh siad paitinn in 2014, d’aistrigh siad an phaitinn chuig fiontar baile in 2015, agus níor fhoilsigh siad ach a dtorthaí ar líne iCumarsáid Dúlraar 8 Eanáir. Dúirt Lu Hongbin, ceann de na ceannairí foirne ón Roinn Eolaíochta Macromóilíní agus Príomh-Saotharlann Stáit Innealtóireacht Mhóilíneach Polaiméirí in Ollscoil Fudan, le gáire: "Is fiú fanacht le rudaí maithe; is minic a thagann siad amach níos fearr tar éis roinnt ama chun aibíocht."
Íomhá micreascópachta leictreoin tarchurtha réitigh adamhach (a), speictream Raman (b), speictream fótaileictreonach X-ghathach (c), agus íomhá micreascópachta fórsa adamhach ar scála mór (d) den ghraiféin mar a ullmhaíodh; ceapacha de dháileadh tiús graphene (e) agus staitisticí méid cliathánach (f).
Grianghraf ag Dong Lei
Is beag duine a thuigeann nach bhfuil graphene ach ainm ar an liosta Duais Nobel - tá sé comhtháite go dlúth cheana féin sa saol laethúil. Tá sé ann go nádúrtha ar fud an domhain, cé nach tasc éasca é graphene aonchiseal a aonrú. Cruachta de réir ciseal, cruthaíonn graphene graifít, le 1 milliméadar de graifít ina bhfuil thart ar 3 mhilliún ciseal graphene. Is féidir le marc peann luaidhe ar pháipéar a bheith ina roinnt nó fiú sraith amháin de ghraiféin. Mar gheall ar a struchtúr idéalach 2D, feidhmíonn sé mar bhreiseán feidhmiúil i dtáirgí nuálacha éagsúla:
· Curtha le bratuithe polaiméire speisialta, leathnaíonn sé saol na seirbhíse trí airíonna bacainní den scoth;
· Úsáidtear mar ghníomhaire seoltaí i gcadhnraí, éascaíonn a struchtúr 2D iompar leictreon níos tapúla, rud a chuireann go mór le luas luchtaithe;
· Ionchorpraithe i snáithíní agus feistí teasa leictreacha, a seoltacht leictreach agus teirmeach eisceachtúil uasghrádú suntasach ar fheidhmíocht an táirge.
Mar gheall ar a luach ollmhór, is sprioc iomaíoch anois iad modhanna ullmhúcháin níos fearr don saol acadúil agus don tionscal. D’aimsigh beirt eolaithe in Ollscoil Mhanchain - Andre Geim agus Konstantin Novoselov - bealach thar a bheith simplí chun calóga graifíte atá ag éirí níos tanaí a fháil. Scafa siad calóga as graifít pirealaíoch an-dhírithe, ceangailte an dá thaobh le téip ghreamaitheach speisialta, agus scoilt siad na calóga ag cuimilt an téip. Tháinig bileoga níos tanaí agus níos tanaí de bharr an phróisis seo a athrá, agus sa deireadh bhí calóga comhdhéanta de shraith amháin d'adaimh charbóin: graiféin. Ó shin i leith, tháinig go leor modhanna ullmhúcháin nua chun cinn, agus tar éis cúig bliana d'fhorbairt, tá táirgeadh tionsclaíoch graphene ar scála beag tar éis teacht chun cinn.
Thug an tOllamh Lu Hongbin trí theideal "is fearr ar domhan" do graphene:
· An t-ábhar is tanaí atá ar eolas, gan ach 0.335 nanaiméadar tiubh;
· An t-ábhar is láidre, 100 uair níos láidre ná cruach;
·An seoltóir teirmeach is fearr, níos mó ná 10 n-uaire níos airde ná airgead.
Ina theannta sin, tá soghluaisteacht leictreon thar a bheith ard ag graphene, dhá ordú de mhéid níos airde ná sileacain. Mar ábhar tábhachtach straitéiseach atá ag teacht chun cinn, tá cumas iarratais ollmhór ag an ábhar 2D úrscéal seo i dtrealamh cliste, aeraspáis, stóráil fuinnimh, feabhsúcháin comhshaoil, agus go leor réimsí eile.
Mar sin féin, tá sé ina phríomh-scrogall le fada an lá chun táirgeadh éifeachtach, mórscála de ghraiféin ardchaighdeáin a bhaint amach a chuir srian lena fheidhmiú go forleathan.
Tá graiféin ann go nádúrtha, agus is é an straitéis ullmhúcháin idéalach ná graifít calóg nádúrtha a exfoliate isteach graphene i tuaslagóir leacht ar leith. I bhfocail eile, toisc go bhfuil graphene hidreafóbach, ní mór líon mór dromchlaghníomhaithe a chur leis an leacht le linn exfoliation, nó tá sé beagnach dodhéanta scaradh. De ghnáth éilíonn modhanna traidisiúnta 3 tonna ocsaídiúcháin mar sármhanganáite potaisiam chun 1 tonna de graphene a tháirgeadh, agus é a thiontú ina ocsaíd graphene roimh exfoliation agus laghdú. Gineann an próiseas seo líon mór fuíolluisce ó ocsaídiú, laghdú, agus glanadh, agus díghrádaíonn sé roinnt airíonna uathúla graphene.
Conas a sháraigh an fhoireann taighde na dúshláin seo? Ghlac siad le straitéis scaipthe éagobhsaí trí mhéid fíorbheag d'ocsaigin in-ianaithe a thabhairt isteach-ina bhfuil grúpaí feidhmeacha ar dhromchlaí graiféine, rud a chumasaíonn díscaoileadh tapa, ardtáirgeachta ag tiúchain ultra-ard. Tá níos mó ná 90% den táirge exfoliated graphene ciseal singil le lochtanna íosta laitíse, a réiteach go héifeachtach saincheisteanna stórála agus iompair d'fheidhmchláir ar scála mór. Ina theannta sin, taispeánann an sciodar graphene uiscí a tháirgtear leis an modh seo airíonna sreabheolaíocha fabhracha agus is féidir é a úsáid go díreach chun aerogail graphene de chruthanna éagsúla a phriontáil, ag oscailt bealaí nua d'fheidhmchláir graphene i stóráil fuinnimh, i gcóireáil comhshaoil, i gcomhchodanna ilfheidhmeacha, agus ina dhiaidh sin.
