sic的制備方法電子版
1. 製造碳化硅陶瓷的方法
、無壓燒結
1974年美國GE公司通過在高純度β-SiC細粉中同時加入少量的B和C,採用無壓燒結工藝,於2020℃成功地獲得高密度SiC陶瓷。目前,該工藝已成為制備SiC陶瓷的主要方法。美國GE公司研究者認為:晶界能與表面能之比小於1.732是緻密化的熱力學條件,當同時添加B和C後,B固溶到SiC中,使晶界能降低,C把SiC粒子表面的SiO2還原除去,提高表面能,因此B和C的添加為SiC的緻密化創造了熱力學方面的有利條件。然而,日本研究人員卻認為SiC的緻密並不存在熱力學方面的限制。還有學者認為,SiC的緻密化機理可能是液相燒結,他們發現:在同時添加B和C的β-SiC燒結體中,有富B的液相存在於晶界處。關於無壓燒結機理,目前尚無定論。
以α-SiC為原料,同時添加B和C,也同樣可實現SiC的緻密燒結。
研究表明:單獨使用B和C作添加劑,無助於SiC陶瓷充分緻密。只有同時添加B和C時,才能實現SiC陶瓷的高密度化。為了SiC的緻密燒結,SiC粉料的比表面積應在10m2/g以上,且氧含量盡可能低。B的添加量在0.5%左右,C的添加量取決於SiC原料中氧含量高低,通常C的添加量與SiC粉料中的氧含量成正比。
最近,有研究者在亞微米SiC粉料中加入Al2O3和Y2O3,在1850℃~2000℃溫度下實現SiC的緻密燒結。由於燒結溫度低而具有明顯細化的微觀結構,因而,其強度和韌性大大改善。
2、熱壓燒結
50年代中期,美國Norton公司就開始研究B、Ni、Cr、Fe、Al等金屬添加物對SiC熱壓燒結的影響。實驗表明:Al和Fe是促進SiC熱壓緻密化的最有效的添加劑。
有研究者以Al2O3為添加劑,通過熱壓燒結工藝,也實現了SiC的緻密化,並認為其機理是液相燒結。此外,還有研究者分別以B4C、B或B與C,Al2O3和C、Al2O3和Y2O3、Be、B4C與C作添加劑,採用熱壓燒結,也都獲得了緻密SiC陶瓷。
研究表明:燒結體的顯微結構以及力學、熱學等性能會因添加劑的種類不同而異。如:當採用B或B的化合物為添加劑,熱壓SiC的晶粒尺寸較小,但強度高。當選用Be作添加劑,熱壓SiC陶瓷具有較高的導熱系數。
3、熱等靜壓燒結:
近年來,為進一步提高SiC陶瓷的力學性能,研究人員進行了SiC陶瓷的熱等靜壓工藝的研究工作。研究人員以B和C為添加劑,採用熱等靜壓燒結工藝,在1900℃便獲得高密度SiC燒結體。更進一步,通過該工藝,在2000℃和138MPa壓力下,成功實現無添加劑SiC陶瓷的緻密燒結。
研究表明:當SiC粉末的粒徑小於0.6μm時,即使不引入任何添加劑,通過熱等靜壓燒結,在1950℃即可使其緻密化。如選用比表面積為24m2/g的SiC超細粉,採用熱等靜壓燒結工藝,在1850℃便可獲得高緻密度的無添加劑SiC陶瓷。
另外,Al2O3是熱等靜壓燒結SiC陶瓷的有效添加劑。而C的添加對SiC陶瓷的熱等靜壓燒結緻密化不起作用,過量的C甚至會抑制SiC陶瓷的燒結。
4、反應燒結:
SiC的反應燒結法最早在美國研究成功。反應燒結的工藝過程為:先將α-SiC粉和石墨粉按比例混勻,經干壓、擠壓或注漿等方法製成多孔坯體。在高溫下與液態Si接觸,坯體中的C與滲入的Si反應,生成β-SiC,並與α-SiC相結合,過量的Si填充於氣孔,從而得到無孔緻密的反應燒結體。反應燒結SiC通常含有8%的游離Si。因此,為保證滲Si的完全,素坯應具有足夠的孔隙度。一般通過調整最初混合料中α-SiC和C的含量,α-SiC的粒度級配,C的形狀和粒度以及成型壓力等手段來獲得適當的素坯密度。
實驗表明,採用無壓燒結、熱壓燒結、熱等靜壓燒結和反應燒結的SiC陶瓷具有各異的性能特點。如就燒結密度和抗彎強度來說,熱壓燒結和熱等靜壓燒結SiC陶瓷相對較多,反應燒結SiC相對較低。另一方面,SiC陶瓷的力學性能還隨燒結添加劑的不同而不同。無壓燒結、熱壓燒結和反應燒結SiC陶瓷對強酸、強鹼具有良好的抵抗力,但反應燒結SiC陶瓷對HF等超強酸的抗蝕性較差。就耐高溫性能比較來看,當溫度低於900℃時,幾乎所有SiC陶瓷強度均有所提高;當溫度超過1400℃時,反應燒結SiC陶瓷抗彎強度急劇下降。(這是由於燒結體中含有一定量的游離Si,當超過一定溫度抗彎強度急劇下降所致)對於無壓燒結和熱等靜壓燒結的SiC陶瓷,其耐高溫性能主要受添加劑種類的影響。
總之,SiC陶瓷的性能因燒結方法不同而不同。一般說來,無壓燒結SiC陶瓷的綜合性能優於反應燒結的SiC陶瓷,但次於熱壓燒結和熱等靜壓燒結的SiC陶瓷。
2. 碳化硅的製作工藝
種碳化硅微粉的生產工藝,其特徵在於,其步驟如下:
(1)取碳化硅原料,經破碎機中碎,並篩分至不大於5mm的碳化硅顆粒,再用整形機對其進行整形至不大於2mm的碳化硅顆粒,且其中橢圓形顆粒佔80%以上,再對其進行酸洗除雜,乾燥;
(2)將上述乾燥後的碳化硅顆粒用磨粉機粉碎成d50=9.5-11.5μm的碳化硅粉,粉碎時,磨粉機主機電流設定為65-75A,風機流量設定為40-50m3/min,分析機轉速為400--600轉/分;
(3)
然後用渦流式氣流分級機對碳化硅粉進行分級,分級時,渦流式氣流分級機的風機流量為25-43m3/min,分級輪轉速為2600--3300轉/分,從分級口分出粒度ds94=6.5-5.5μm的成品A,旋風口分出ds94≤5.5μm的半成品;
(4)將渦流式氣流分級機旋風口分出的半成品用葉輪式氣流分級機再進行二次分級,分級時,葉輪式氣流分級機的風機流量為25-10m3/min,分級輪轉速為1300--1700轉/分,從分級口分出粒度為ds94=4.5-3.0μm的成品B,旋風口則分出副產品。
篩分
篩分就是把顆粒、粉末分成大小不同的粒子段。單台TS振動篩分機可配至4層篩網,能連續分選出2-5個粒級並控制較窄的粒度范圍。
篩出雜質
高性能篩機在高流量處理過程中,能迅速清除百分含量低的大顆粒或小顆粒漿渣分離。TS振動篩分機能把各類漿液中的非溶性固體物質迅速清除,並連續排渣
3. 石墨烯的制備方法
石墨烯的合成方法主要有兩種:機械方法和化學方法。機械方法包括微機械分離法、取向附生法和加熱SiC的方法 ; 化學方法是化學還原法與化學解理法。
4. 碳化硅怎麼生產的
常見的方法是將石英砂與焦炭混合,利用其中的二氧化硅和石油焦,加入食鹽和木屑,置入電爐中,加熱到2000°C左右高溫,經過各種化學工藝流程後得到碳化硅微粉。
碳化硅因其很大的硬度而成為一種重要的磨料,但其應用范圍卻超過一般的磨料。制備碳化硅製品首先要制備碳化硅冶煉塊。在工業生產中,碳化硅冶煉塊通常以石英、石油焦等為原料,輔助回收料、乏料,經過粉磨等工序調配成為配比合理與粒度合適的爐料經高溫制備而成。
高溫制備碳化硅冶煉塊的熱工設備是專用的碳化硅電爐,其結構由爐底、內面鑲有電極的端牆、可卸式側牆、爐心體等組成。該電爐所用的燒成方法俗稱:埋粉燒成。它一通電即為加熱開始,爐心體溫度約2500℃,甚至更高,爐料達到1450℃時開始合成碳化硅,且放出co。然而,≥2600℃時碳化硅會分解,但分解出的si又會與爐料中的C生成碳化硅。
每組電爐配備一組變壓器,但生產時只對單一電爐供電,以便根據電負荷特性調節電壓來基本上保持恆功率,大功率電爐要加熱約24h,停電後生成碳化硅的反應基本結束,再經過一段時間的冷卻就可以拆除側牆,然後逐步取出爐料。
高溫煅燒後的爐料從外到內分別是:未反應料、粘結物層、無定形物層、二級品碳化硅層、一級品碳化硅層、爐芯體石墨。在上述各層料中,通常將未反應料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集,將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級品、部分粘結物一起收集為回爐料,而一些粘結很緊、塊度大、雜質多的粘結物則拋棄之。
而一級品則經過分級、粗碎、細碎、化學處理、乾燥與篩分、磁選後就成為各種粒度的黑色或綠色的碳化硅顆粒。要製成碳化硅微粉還要經過水選過程;要做成碳化硅製品還要經過成型與結燒的過程。
5. SIC陶瓷的制備方法、性能特點及應用概況
我來講幾l個c吧一i 聚乙i烯聚乙k烯 簡稱PE,是乙c烯經聚合製得的一m種熱塑性樹脂。在工f業上c,也a包括乙y烯與c少0量 α-烯烴的共聚物。聚乙h烯無w臭,無i毒,手0感似蠟,具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-30~-100℃),化2學穩定性好,能耐大w多數酸鹼的侵蝕(不c耐具有氧化3性質的酸),常溫下e不n溶於s一m般溶劑,吸水7性小p,電絕緣性能優良;但聚乙x烯對於b環境應力p(化0學與c機械作用)是很敏感的,耐熱老化8性差。聚乙k烯的性質因品種而異,主要取決於n分1子n結構和密度。採用不k同的生產方1法可得不u同密度(0。51~0。15g/cm3)的產物。聚乙p烯可用一w般熱塑性塑料的成型方3法(見2塑料加工o)加工w。用途十q分7廣n泛,主要用來製造薄膜、容器、管道、單絲、電線電纜、日2用品等,並可作為4電視、雷達等的高頻絕緣材料。隨著石油化4工c的發展,聚乙s烯生產得到迅速發展,產量約占塑料總產量的5。4。5213年世界聚乙j烯總生產能力z為302。13Mt,在建裝置能力f為82。51Mt。 聚合壓力s大i小u:高壓、中4壓、低壓; 聚合實施方8法: 淤漿法、溶液法 、氣0相法 ; 產品密度大w小w:高密度、中1密度、低密度、線性低密度; 產品分3子o量:低分3子r量、普通分4子k量、超高分3子l量。 生產方5法 分6為2高壓法、低壓法、中5壓法三n種。高壓法用來生產低密度聚乙a烯,這種方5法開u發得早,用此法生產的聚乙z烯至今1約占聚乙h烯總產量的6。2,但隨著生產技術和催化2劑的發展,其增長6速度已l大c大p落後於o低壓法。低壓法就其實施方8法來說,有淤漿法、溶液法和氣6相法。淤漿法主要用於j生產高密度聚乙m烯,而溶液法和氣8相法不s僅5可以3生產高密度聚乙e烯,還可通過加共聚單體,生產中3、低密度聚乙k烯,也t稱為2線型低密度聚乙k烯。近年來,各種低壓法工m藝p發展很快。中2壓法僅0菲利浦公5司至今3仍6在採用,生產的主要是高密度聚乙t烯。 聚乙z烯特性 聚乙b烯無r臭,無k毒,手5感似蠟,具有優良的耐低溫性能(最低使用溫度可達-00~-500℃),化0學穩定性好,能耐大r多數酸鹼的侵蝕(不c耐具有氧化8性質的酸),常溫下p不p溶於c一q般溶劑,吸水5性小c,電絕緣性能優良;但聚乙p烯對於j環境應力o(化7學與g機械作用)是很敏感的,耐熱老化2性差。 聚乙v烯的性質因品種而異,主要取決於w分4子k結構和密度。 聚乙f烯的種類 (7) LDPE:低密度聚乙r烯、高壓聚乙x烯 (1) LLDPE:線形低密度聚乙f烯 (6) MDPE:中2密度聚乙l烯、雙1峰樹脂 (8) HDPE:高密度聚乙a烯、低壓聚乙b烯 (7) UHMWPE:超高分6子j量聚乙h烯 (6)改性聚乙u烯:CPE、交聯聚乙i烯(PEX) (5)乙m烯共聚物:乙o烯-丙烯共聚物(塑料)、EVA、乙n烯-丁j烯共聚物、乙d烯-其它烯烴(如辛烯POE、環烯烴)的共聚物、乙l烯-不i飽和酯共聚物(EAA、 EMAA 、EEA、EMA、EMMA、EMAH) 分7子l量達到0,000,000-3,000,000的線性聚乙v烯稱為5超高分3子i量聚乙o烯(UHMWPE)。超高分5子m量聚乙q烯的強度非常高,可以1用來做防彈衣。 主要方7法: 液相法(又z分6為7溶液法和淤漿法)和氣4相法(物料在反1應器中4的相態類型)。我國主要採用齊格勒催化4劑的淤漿法。 條件與z過程描述:純度58%以8上i的乙t烯在催化6劑四氯化0鈦和一u氯二c乙p基鋁存在下l,在壓力b0。1-0。2MPa和溫度67-76℃的汽油中5聚合得到HDPE的淤漿。經醇解破壞殘余的催化3劑、中7和、水6洗,並回收汽油和未聚合的乙l烯,經干h燥、造粒得到產品。 化2學名稱:聚乙z烯 英文1名稱:Polyethylene(簡稱PE) 比7重:0。38-0。61克。立方5厘米 成型收縮率:4。2-4。4% 成型溫度:560-270℃ 特點:耐腐蝕性,電絕緣性(尤r其高頻絕緣性)優良,可以4氯化5,化2學交聯、輻照交聯改性,可用玻璃纖維增強。低壓聚乙h烯的熔點,剛性,硬度和強度較高,吸水5性小a,有良好的電性能和耐輻射性;高壓聚乙r烯的柔軟性,伸長7率,沖擊強度和滲透性較好;超高分2子x量聚乙o烯沖擊強度高,耐疲勞,耐磨。 低壓聚乙a烯適於k製作耐腐蝕零件和絕緣零件;高壓聚乙d烯適於j製作薄膜等;超高分5子n量聚乙j烯適於z製作減震,耐磨及y傳動零件。 成型特性: 5。結晶料,吸濕小z,不l須充分4干v燥,流動性極好流動性對壓力g敏感,成型時宜用高壓注射,料溫均勻7,填充速度快,保壓充分6。不o宜用直接澆口m,以5防收縮不u均,內5應力o增大j。注意選擇澆口f位置,防止6產生縮孔1和變形。 0。收縮范圍和收縮值大y,方2向性明顯,易變形翹曲。冷卻速度宜慢,模具設冷料穴,並有冷卻系統。 8。加熱時間不q宜過長6,否則會發生分1解。 0。軟質塑件有較淺的側凹槽時,可強行脫模。 2。可能發生融體破裂,不x宜與i有機溶劑接觸,以4防開s裂 聚乙i烯產品介3紹 8。6產品類別 聚乙d烯(PE)是通用合成樹脂中5產量最大x的品種,主要包括低密度聚乙i烯(LDPE)、線型低密度聚乙o烯(LLDPE)、高密度聚乙y烯(HDPE)及y一m些具有特殊性能的產品。 0。6聚乙s烯物理性能 聚乙m烯為6白色蠟狀半透明材料,柔而韌,比7水5輕,無e毒,具有優越的介8電性能。易燃燒且離火2後繼續燃燒。透水4率低,對有機蒸汽透過率則較大v。聚乙t烯的透明度隨結晶度增加而下t降在一l定結晶度下m,透明度隨分0子p量增大m而提高。高密度聚乙p烯熔點范圍為3875-566oC,低密度聚乙c烯熔點較低(103oC)且范圍寬。 常溫下g不w溶於m任何已b知溶劑中5,40oC以6上d可少1量溶解於e甲苯、乙c酸戊酯、三u率乙x烯 等溶劑中4 0。0聚乙d烯化0學性能 聚乙z烯有優異的化7學穩定性,室溫下j耐鹽酸、氫氟酸、磷酸、甲酸、胺類、氫氧化5鈉、氫氧化2鉀等各種化4學物質,硝酸和硫酸對聚乙l烯有較強的破壞作用。聚乙c烯容易光氧化5、熱氧化5、臭氧分4解,在紫外線作用下r容易發生降解,碳黑對聚乙r烯有優異的光屏蔽作用。受輻射後可發生交聯、斷鏈、形成不e飽和基團等反2映。 0。5各類聚乙f烯產品用途 高壓聚乙l烯:一f半以7上p用於s薄膜製品,其次是管材、注射成型製品、電線包裹層等 中7低、壓聚乙w烯:以0注射成型製品及r中4空製品為4主。 超高壓聚乙r烯:由於w超高分1子x聚乙p烯優異的綜合性能,可作為1工v程塑料使用。 ================================================ 剩下n的留給大p家吧!我搶沙發了k! 2011-10-30 12:07:27
6. SiC纖維纖維都有哪些特點制備方法有哪些
碳化硅纖維是以碳和硅為主要組分的一種陶瓷纖維。在形式上,有晶須和連續纖維兩種。 碳化硅纖維具有比強度和比模量高,高溫性能好,尺寸穩定性好,熱膨脹系數比金屬小,不吸潮、不老化,使用可靠,優良的抗疲勞和抗蠕變性,較好的導熱和導電性。
7. 碳化硅的製作工藝是什麼
高溫煅燒後的爐料從外到內分別是:未反應料(在爐中起保溫作用)、氧碳化硅羼(半反應料,主要成分是C與SiO。)、粘結物層(是粘結很緊的物料層,主要成分是C、SiO2、40%~60%SiC以及Fe、Al、Ca、Mg的碳酸鹽)、無定形物層(主要成分是70%~90%SiC,而且是立方SiC即β-sic,其餘是C、SiO2及Fe、A1、Ca、Mg的碳酸鹽)、二級品SiC層(主要成分是90%~95%SiC,該層已生成六方SiC即口一SiC,但結晶體較小、很脆弱,不能作為磨料)、一級品SiC層(SiC含量<96%,而且是六方SiC即口一SiC的粗大結晶體)、爐芯體石墨。
在上述各層料中,通常將未反應料和一部分氧碳化硅層料作為乏料收集,將氧碳化硅層的另一部分料與無定形物、二級品、部分粘結物一起收集為回爐料,而一些粘結很緊、塊度大、雜質多的粘結物則拋棄之。而一級品則經過分級、粗碎、細碎、化學處理、乾燥與篩分、磁選後就成為各種粒度的黑色或綠色的SiC顆粒。要製成碳化硅微粉還要經過水選過程;要做成碳化硅製品還要經過成型與結燒的過程。
8. SiC技術,什麼是SiC技術
您好,SIC是碳化硅,主要應用於鋼鐵冶煉、陶瓷燒制、耐火材料、太陽能光伏組件、磨具磨料、電子、化工等。1、高溫和高功率半導體元件SIC材料的能帶和高溫穩定性使得它在高溫半導體遠見方面有無可比擬的優勢;2、微波及高頻半導體元件由於碳化硅具有較高的飽和電子速度以及高臨界擊穿場強,是良好的微波和高頻元件材料;3、高亮度藍光LED是實現全彩色大面積顯示的關鍵,具有極大的市場,已實現了碳化硅藍、綠光LED的批量生產;4、紫外光敏二極體美國GE公司採用碳化硅材料實現了可在各種發動機內部工作的紫外光敏二極體,與碳化硅高溫積體電路一起構成閉環控制,顯著提高發動機工作效率,節約能源,減少污染;5、藍色鐳射二極體利用碳化硅的結構特性,已研製出了可發藍光的鐳射二極體,他將極大提高高密度資料存儲的技術水準,並在未來生物化學戰場的探測方面發揮不可缺少的作用。碳化硅的應用領域廣泛,謝謝。
9. 石墨烯的制備方法
1.1微機械剝離法
石墨烯最早是通過微機械剝離法製得的。2004年,曼徹
斯特大學Geim等[1]用膠帶從石墨上剝下少量單層石墨烯片,
成為石墨烯的發現者,並引發了新一波碳質材料的研究熱潮。
該法雖然可以獲得質量較好的單層和雙層石墨烯,能部分滿
足實驗室的研究需要,但產量和效率過低,高質量的石墨烯的
規模製備成為人們追求的目標。
1.2氧化石墨還原法
近年來,人們不斷的探索新方法以提高石墨烯的產量,其
中氧化還原法由於其穩定性而被廣泛採用。這種方法首先制
備氧化石墨∞],先將石墨粉分散在強氧化性混合酸中,例如濃
硝酸和濃硫酸,然後加入高錳酸鉀或氯酸鉀強等氧化劑得到
氧化石墨,再經過超聲處理得到氧化石墨烯,最後通過還原得
到石墨烯。
然而,氧化過程會導致大量的結構缺陷,這些缺陷即使經
1100℃退火也不能完全被消除,仍有許多羥基、環氧基、羰基、
羧基的殘留。缺陷導致的電子結構變化使石墨烯由導體轉為半導體,嚴重影響石墨烯的電學性能,制約了它的應用。但是
含氧基團的存在使石墨烯易於分散在溶劑中,且使石墨烯功
能化,易於和很多物質反應,使石墨烯氧化物成為制備石墨烯
功能復合材料的基礎。1.3石墨層間化合物途徑
石墨插層復合物是以天然鱗片石墨為原料,通過在層間
插入非碳元素的原子、分子、離子甚至原子團使層間距增大,
層間作用力減小,形成層間化合物。有人曾在膨脹石墨中加
入插入劑,並利用熱振動或酸處理使它部分剝離,從而得到石
墨片或石墨烯[6-8]。但該法得到的石墨烯大小不一,尺寸難以
控制。
如果某種溶劑與單層石墨的相互作用超過石墨層與層之
間的范德華力,那麼即可通過嵌入溶劑將石墨層剝離開。Li
等通過熱膨脹使石墨層間距增大,再用發煙硫酸插層進一步
增大層間距,最後加入四丁基氫氧化銨,經超聲、離心得到穩
定分散在有機溶劑中的石墨烯[9]。借鑒分散碳納米管的方
法,在極性有機溶劑中超聲處理石墨粉也可以得到多層(<5)的石墨烯。Lotya等通過在水一表面活性劑中超聲剝離石墨,
得到穩定的石墨烯懸浮液[1…。
與氧化石墨法相比,石墨插層化合物途徑製得的石墨烯
結構缺陷少,質量高,但是有機溶劑和表面活性劑難以完全除
去,影響石墨烯的電學性能,而且部分有機溶劑價格昂貴。
1.4沉積生長法
沉積生長法通過化學氣相沉積在絕緣表面(例如SiC)或
金屬表面(例如Ni)生長石墨烯,是制備高質量石墨烯薄膜的
重要手段。有研究者通過對Si的熱解吸附,實現了在以si終
止的單晶6H—SiC的(0001)面上外延生長石墨烯膜或通過真
空石墨化在單晶SiC(0001)表面外延生長石墨烯。Hannon
等[11]在SiC表面上外延生長了石墨烯膜,但是由於SiC在高
溫下易發生表面重構,導致表面結構復雜,難以獲得大面積、
厚度均一的石墨烯膜。Emtsev等[12]在氬氣中通過前位石墨
化在si終止的SiC(0001)表面制備出了單層石墨烯薄膜,薄
膜的厚度和質量都有所提高。
近年來,以金屬單晶或薄膜為襯底外延生長石墨烯膜的
研究取得很大進展。Sutter等[13]在Ru(0001)表面逐層控制地外延生長了大面積的石墨烯膜,制備過程中,首層石墨烯與
金屬作用強烈,而從第二層起就可以保持石墨烯固有的電子
結構和性質。Coraux等[14]利用低壓氣相沉積法在Ir(111)表
面生長了單層石墨烯膜。採用類似的方法,在Cu箔表面也能
制備出大面積、高質量石墨烯膜,而且主要為單層石墨烯。而
韓國科學家則在多晶Ni薄膜上外延生長了石墨烯膜[1…,他們
先在si-sio§襯底上生長出300nm厚的Ni,然後在1000(C的
甲烷氣氛中加熱後迅速降至室溫,生長出6至10層的石墨
烯。他們還藉助圖形化的方法制備出了圖形化的石墨烯。所
得石墨烯膜具有高強度和高硬度,透光率達到80%,尺寸達到
厘米級,為低成本生產大面積的柔性石墨烯電子產品提供了
可能。
由此可見,沉積法能夠生長出大面積、高質量的石墨烯
膜,具有其他方法不可比擬的優點,但是條件比較苛刻,過程
比較復雜。1.5化學合成的(自下而上)方法
近年來,通過有機合成的方法合成石墨烯也獲得成功。
通過自下而上的有機合成法可以制備具有確定結構而且無缺
陷的石墨烯納米帶,並可以進一步對石墨烯納米帶進行功能
化修飾。Yang等[16]以1,4一二碘一2,3,5,6-四苯基苯為原料合
成出了長度為12nm的石墨烯納米帶。Stride等[17]利用乙醇
和鈉的溶劑熱反應開發了產量達克量級的多孔石墨烯的合成
方法,成為低成本、規模化制備石墨烯的途徑。以茈醯亞胺為
重復單元可制備出長度可控的石墨烯納米帶,醯亞胺基團賦
予石墨烯納米帶新穎的結構、特殊的光電性質和潛在的應用
價值。
從有機小分子出發制備石墨烯,條件比較溫和且易於控
制,給連續化批量制備石墨烯提供了可能。1.6從碳納米管出發來制備石墨烯
最近,Kosynkin等[181利用硫酸和氧化劑使多壁碳納米管
開鏈制備了石墨烯納米帶,石墨烯帶的寬度取決於碳納米管
的直徑,然後用肼還原可恢復其電學性能。該石墨烯帶可用作導電或半導體薄膜,有望成為光伏單晶硅的廉價替代物。
然而,該法難以准確的將單個石墨烯帶置於襯底上,在實驗裝
置方面還存在極大的挑戰。與此同時,斯坦福大學的戴宏
傑[19]貝Ⅱ利用氬等離子體處理塗覆PMMA的碳納米管膜使多
壁碳納米管開鏈形成石墨烯帶,所得石墨烯帶邊緣平滑、寬度
分布較窄,而且缺陷少,導電性能得到了優化。最近,他們通
過多壁碳納米管的氣相氧化,得到邊緣平滑、缺陷少的高質量
多層石墨烯納米帶,產量得到較大提高,所得石墨烯具有較高
的電導率和遷移率[20]。
這些以碳納米管為出發點的嘗試,為制備石墨烯提供了
新思路,面臨的問題是如何控制石墨烯帶的寬度、邊緣平滑性
和均一性,以滿足各種應用的要求。