分子进攻，石墨缴械
浙江大学高分子系教授高超的科研团队日前发明出一种制备单层石墨烯的新方法，有效解决了目前制备这一新兴材料时污染严重、耗时长、成本高等问题，使工业化大规模生产石墨烯的前景变得十分乐观。相关成果发表在1月21日的《自然》杂志子刊《自然通讯》上。
石墨烯被视为引领未来的材料，它只有一个原子的厚度，又具有极佳的强度、导电性、导热性等物理性能。科学家已经制成了石墨烯纤维、薄膜等材料，但作为原料的单层石墨烯却长期缺乏快捷、安全的工业制备方法。这种情况，就好比我们已经知道可以使用汽油作为燃料，却一直找不到又快又好采集石油的办法。
高超课题组选择在前人提出的“氧化还原法”基础上继续探索。这种方法的核心是通过氧化剂把石墨转变为氧化石墨烯薄片，随后经还原反应，就得到了石墨烯。高超说：“‘氧化还原法’获得突破的关键在于找到更加优越的氧化剂。”
长期以来，人们用锰或氯的化合物作为氧化剂，这不仅会产生重金属污染或有毒气体，生产过程中还存在发生爆炸的危险。制备时间在10小时以上，也过于漫长。高超课题组经过反复尝试，像爱迪生发现钨丝一样，发现了一种廉价无毒的铁系氧化剂。高超说：“这种铁氧化剂分子的‘奔跑’速度很快，能像楔子一般，快速穿插进入石墨内部，让石墨很快分层。这一过程中还会产生氧气，帮助‘顶’开层层石墨，让制备速度加快。”生产实验数据显示，在新型氧化剂的帮助下，单层氧化石墨烯能在1小时之内完成制备。制备过程中也没有产生有害物质，意味着后处理工艺很简单。这些优点都能在工业上极大地节省成本，使大规模应用这一方法制备单层石墨烯成为可能。
氧化石墨烯是在溶液中制得的，过去人们也都以溶液的形态保存和运输这种原料。利用高超课题组新方法制得的氧化石墨烯，则能够以粉末的形态存在而不产生堆积，仍然保持单个薄片的状态。把粉末投放到溶剂中又能迅速溶解，转入下一步加工。从溶液到粉末，人们获得了更加方便的储存、运输石墨烯的方法。
据介绍，高超课题组多年来在石墨烯领域不懈探索，已经取得了一系列重要成果。课题组制备的石墨烯弹性气凝胶可以“漂浮”在文竹纤细的叶子上，是2013年世界最轻固体材料纪录的创造者。石墨烯材料还可以被进一步制成手机导热膜、防辐射外衣、超级电容器等。高超表示，实现石墨烯原料的规模化、低成本制备，将有助于更多石墨烯材料和器件进入我们的日常生活。
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