研究表明,通過去除矽汙染,石墨烯的性能可以提高一倍

2021-01-15 ZMMOO

儘管石墨烯具有特殊性,但迄今為止它還未能發揮其潛力

根據澳大利亞皇家墨爾本理工大學(RMIT University)科學家的一項新研究,「超材料」石墨烯在電子產品中的性能幾乎可以通過消除矽汙染而增加一倍。

石墨烯是碳的同素異形體,由一個原子厚的碳原子晶格組成。它以一些不常見的屬性而聞名。它具有導電性,超級電容性,可生物降解性和透明材料,幾乎可以採用任何形狀。石墨烯超輕,但比鋼強200倍。它的導電性能比銅好10倍。

據說石墨烯是柔性電子產品的變革材料。它可以幫助創建牢不可破的手機屏幕,靈活的計算機,強大的晶片,生物傳感器,新的超級計算機甚至空間電梯。

但是,儘管石墨烯具有許多特性,但直到現在還未能發揮其潛力。

現在,由RMIT大學的Dorna Esrafilzadeh博士和Rouhollah Ali Jalili博士領導的一組科學家表示,他們終於找到了石墨烯表現令人失望的原因。在他們的研究中,這些科學家描述了一種新方法,可以幫助工業生產更高性能的石墨烯。

科學家們收集了商業上可獲得的石墨烯樣品,並用強大的掃描過渡電子顯微鏡檢查了它們。他們發現這些樣品被高水平的矽汙染。石墨烯中的矽來自天然石墨,天然石墨用作製造石墨烯的原料。處理石墨時,樣品中殘留有矽雜質,最終會影響石墨烯的性能。

Esrafilzadeh說:「我們認為這種汙染是石墨烯性質和許多其他原子級薄二維(2D)材料的許多看似不一致的報告的核心。」

當研究人員在他們的測試中使用受汙染的石墨烯作為電極時,發現它的性能下降了50%。

Esrafilzadeh補充說:「這種程度的不一致可能阻礙了石墨烯系統主要行業應用的出現。」

研究人員進一步透露,石墨烯由於其二維(2-D)結構而變得易受表面汙染。

當他們使用純石墨烯(沒有任何矽汙染)樣品來構建超級電容器時,發現其表現非常好,並且證明了迄今為止對任何石墨烯樣品保持電荷的最大能力。

純石墨烯樣品也用於創建溼度傳感器,它也表現出最高水平的靈敏度。

「我們希望這項研究有助於釋放這些材料令人興奮的潛力。」

該研究的結果發表在Nature Communications雜誌上。

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