铜基流显示过程左侧进程开始处理铜表面,右侧图层开始形成上层图像使用可见光显微镜和下层图像使用扫描电子显微镜功劳:研究者礼遇
工程师从麻省理工学院密歇根大学开发出新制造过程图形化以及其他二维素材商业产品
图形是一种有多种潜在应用的材料,包括软光源、可整合入窗口的太阳板和去盐净水膜但这些可能的用途都面临相同的大障碍:需要一种可缩放和成本效益高的方法来持续制作石墨薄膜
可最终改变科学报告杂志本周描述的新进程由MIT和密歇根大学研究MIT机械工程助理教授论文高级作者John Hart表示,新滚动制作过程由他的团队描述解决这一事实, 即对许多拟应用石墨和其他二维材料实用性来说, “你需要反复地以成本效益高的方式从中提取英亩土地。”
制作数量如此之多的石墨表示比当前方法大跃进, 研究者为生成小量石墨而挣扎-常用粘贴胶带从石墨块上拉取这些板块或用实验室炉制作小于邮票的胶片新的方法保证能持续生产, 使用薄金属块作为基质, 工序中物料会沉入浮板上, 时由流水流向流水流生成表将限制尺寸,只受卷结和沉积室大小的宽度限制
持续过程消除了停止并开始从固定真空室卸载材料的需要,像今天处理方法一样,它可能导致大规模增产可最终释放石墨应用,石墨独有电子光学特性,是已知最强材料之一
滚接进程图(a)显示处理管每一端铜池的排列,并显示薄铜基质带在中央管旁如何割裂剖面视图相同构造(b)显示二管间差,即产生化学蒸发沉降过程系统测试图片显示c全系统,并用箭头表示丝带运动方向闭合设备内铜丝带,显示注入化学蒸气的漏洞高空视图铜屏流过系统功劳:研究者礼遇
新的过程是改制化学蒸发沉降法-在麻省理工学院和其他地方使用-用小吸附室制成gregene-yabovip2021新系统使用相似蒸气化学,但机房形式为两个同心管,一个内插,基板为薄铜丝带,顺利滑过内管
气体流进管中并释放出精确布设的漏洞,允许基底相继接触两种混合气体第一个区域称为退火区域,用于准备基底面第二区域是生长区 石墨由带状组成机房加热约1,000度摄氏度执行响应
研究人员设计并搭建实验级系统并发现当丝带以每分钟25毫米(1英寸)速率移动时,创建出一流高质量单层石墨滚速20倍时,它仍产生涂层,但石墨质量较低,缺陷更多
透视膜等一些潜在应用可能需要高质量石墨,但薄膜加热器等其他应用可能用低质量表效果良好,Hart说,Mitsui现代技术助理教授MIT
至今,新系统生成石墨 并算不上批量处理所能实现的最好方法 Hart说-但据我们所知,它至少仍与其他连续过程所产生之物相同深入研究细节,如预处理基底清除意外表面缺陷,可提高生成图单的质量,他说
团队正在研究这些细节 Hart补充并学习折中方法,为选择流程条件提供参考,例如高生产率和石墨质量接下去,他说,“下一步是理解 如何推延限值, 并加速或加速10倍以上。”
哈特表示,当研究聚焦石墨时 机器可被改制成连续制造二维素材 或甚至成数组碳纳米管
宾夕法尼亚大学物理和天文学教授Charlie Johnson没有参与这项工作说 : “ 高质量研究代表大面积石墨可扩展生产方法之道的重大进步 ”同心管法非常有创举并有可能大幅降低石墨生产成本,
研究团队还包括密歇根大学Erik Polsen和Daniel McNerny以及MIT后院s Viswanath Balakrishnan和SebastianPattinson工作得到了国家科学基金会和空军科学研究局的支持。
参考文献:Erik S的“高速滚动制造石墨使用同心管CVD堆Polsen DanielQ麦克纳尼市维斯瓦那特塞巴斯蒂安W派丁森和AJohn Hart2015年5月21日科学报告.
DOI:10.1038/srep10257
尚处于初级阶段,似乎最大问题在于质量是否同级快速进程是巨大的,但你并不想牺牲质量