日本東北大學多元物質科學研究所與昭和電工宣布,雙方共同開發出了量產優質石墨烯片的技術。這意味著在利用石墨烯作為汽車的電池材料及輕量高強度結構材料方面邁出了重要一步。石墨烯是以1個原子的厚度從作為碳材料的石墨中剝離制得的材料。除了作為晶體管等電子部件外,作為電池的材料及結構材料也備受關注。然而,石墨烯的現有制造方法大多生產速度非常慢,而且很難實現缺陷及雜質少的優質石墨烯的量產。比如,作為化學剝離法之一的“氧化剝離法”,雖然可通過將石墨粉末氧化末并在溶劑中剝離、然后再實施還原來獲得石墨烯片,但一次處理需要花費1天以上的時間,而且還存在缺陷及雜質多的問題。而此次開發的方法利用乙醇等有機溶劑的超臨界液體來剝離石墨烯。日本東北大學教授本間格介紹說,由于不進行氧化處理,因此“幾乎沒有氧及氫等雜質”。而且,此次還開發出了可連續剝離石墨烯的“流動反應器”。對于5g 原料,一次剝離處理的時間僅為1小時左右。不過,一次處理的話單層石墨烯的收獲率只有10%左右。東北大學和昭和電工為了解決這一問題,還開發出了使剝離處理的工序呈循環狀,并在400℃溫度下反復處理的方法。這樣便可提高單層石墨烯的收獲率。具體而言,12次反復處理時收獲率可提高至30%以上,48次反復處理時收獲率可提高至80%以上。48次反復處理時,雖然每小時的處理量會下降至100mg 原料左右,但生產效率仍比氧化剝離法高。
獲得的石墨烯品質方面,本間教授介紹稱,“經拉曼光譜D-band 和G-band 的檢測證實,48次反復處理獲得的石墨烯顯示出了優良的品質”。不過,載流子遷移率未測定。而且,石墨烯的粒徑也未公開。
