Nuair a thèid sreathan graphene a chruachadh air a chèile, bidh iad a’ cruthachadh grafait. Ann an aon mhìleatair de ghrafait tha timcheall air 3 millean sreath de graphene. Bidh stròc aotrom de pheansail air pàipear a’ fàgail lorgan a dh’ fhaodadh a bhith dìreach beagan shreathan no eadhon aon shreath de graphene. Taing don structar dà-mheudach foirfe aige, tha e na chur-ris gnìomh ann am mòran thoraidhean ùr-ghnàthach.
Nuair a bhios tu a’ bruidhinn air graphene, chan eil teagamh nach eil an iomradh as ainmeil air Duais Nobel ann am Fiosaigs 2010, air a cho-roinn le dithis neach-saidheans airson an rannsachadh ùr-nodha aca air graphene. O chionn ghoirid, dh’ainmich Oilthigh Fudan gu bheil an luchd-rannsachaidh aca, ann an co-obrachadh leis an fheadhainn bho Oilthigh Nàiseanta Singapore, air dòigh ullachaidh graphene ùr, àrd-èifeachdais a leasachadh a dh’ fhaodar an teicneòlas bunaiteach aca a mheudachadh gu furasta airson cinneasachadh gnìomhachais.
Gu sònraichte, ghabh an sgioba rannsachaidh dòigh-obrach gu tur mu choinneamh an t-slighe thraidiseanta airson pàipearan fhoillseachadh an toiseach agus an uairsin a’ co-obrachadh le iomairtean. Choilean iad toraidhean ùr-ghnàthach ann an 2013, chuir iad a-steach patent ann an 2014, ghluais iad am peutant gu iomairt dachaigheil ann an 2015, agus cha do dh’ fhoillsich iad ach na co-dhùnaidhean aca air-loidhne ann anConaltradh Nàdairair 8 Faoilleach. Thuirt Lu Hongbin, aon de na stiùirichean sgioba bho Roinn Saidheans Macromolecular agus Prìomh Obair-lann Stàite na h-Innleadaireachd Molecular Polymers aig Oilthigh Fudan, le gàire: “Is fhiach feitheamh ri rudan math; bidh iad gu tric a’ tionndadh a-mach nas fheàrr às deidh beagan ùine a bhith aibidh.
Ìomhaigh microscopy dealanach tar-chuir rùn atamach (a), speactram Raman (b), speactram speactroscopaidh photoelectron X-ray (c), agus ìomhaigh microscopy feachd atamach air sgèile mhòr (d) den graphene mar a chaidh ullachadh; plotaichean de chuairteachadh tiugh graphene (e) agus staitistig meud taobhach (f).
Dealbh le Dong Lei
Is e glè bheag de dhaoine a tha a’ tuigsinn nach e dìreach ainm a th’ ann an graphene air liosta an Duais Nobel - tha e mu thràth ceangailte gu dlùth ri beatha làitheil. Tha e ann gu nàdarrach air an t-saoghal, ged nach e obair fhurasta a th’ ann a bhith a’ dealachadh graphene aon-fhillte. Air a chruachadh le còmhdach, bidh graphene a’ cruthachadh grafait, le 1 milliméadar de ghrafait anns a bheil timcheall air 3 millean sreathan graphene. Faodaidh comharra peansail air pàipear a bhith grunn no eadhon dìreach aon shreath de graphene. Mar thoradh air an structar 2D air leth aige, tha e ag obair mar chur-ris gnìomh ann an grunn thoraidhean ùr-nodha:
· A bharrachd air còmhdach polymer sònraichte, bidh e a’ leudachadh beatha seirbheis tro fheartan bacaidh sàr-mhath;
· Air a chleachdadh mar àidseant giùlain ann am bataraidhean, tha an structar 2D aige a ’comasachadh còmhdhail dealanach nas luaithe, ag àrdachadh astar cosgais gu mòr;
· Air a thoirt a-steach do snàithleach agus innealan teasachaidh dealain, tha an giùlan dealain is teirmeach sònraichte aige ag ùrachadh coileanadh toraidh gu mòr.
Leis an luach mòr a th’ ann, tha dòighean ullachaidh nas fheàrr air a thighinn gu bhith na amas farpaiseach airson an dà chuid acadaimigeach agus gnìomhachas. Lorg dithis neach-saidheans aig Oilthigh Manchester - Andre Geim agus Konstantin Novoselov - dòigh air leth sìmplidh gus flakes grafait a bha a’ sìor fhàs tana fhaighinn. Bhiodh iad a’ rùsgadh flakes bho ghrafait pyrolytic a bha gu math treòraichte, a’ ceangal gach taobh ri teip adhesive sònraichte, agus a’ sgoltadh na flakes le bhith a’ reubadh an teip. Le bhith ag ath-aithris a’ phròiseis seo thàinig duilleagan nas taine agus nas taine, agus mu dheireadh thàinig flakes air an dèanamh suas de dìreach aon shreath de dadaman gualain: graphene. Bhon uairsin, tha grunn dhòighean ullachaidh ùra air nochdadh, agus an dèidh còig bliadhna de leasachadh, tha cinneasachadh sgèile gnìomhachais de graphene air a tharraing taobh a-staigh ruigsinneachd.
Thug an t-Àrd-ollamh Lu Hongbin trì tiotalan “as fheàrr san t-saoghal” dha graphene:
· An stuth as taine aithnichte, aig dìreach 0.335 nanometers tiugh;
· An stuth as làidire, 100 uair nas làidire na stàilinn;
·An stiùiriche teirmeach as fheàrr, barrachd air 10 tursan nas àirde na airgead.
A bharrachd air an sin, tha gluasad dealanach fìor àrd aig graphene, dà òrdugh meudachd nas àirde na silicon. Mar stuth ro-innleachdail cudromach a tha a’ tighinn am bàrr, tha comas tagraidh mòr aig an stuth ùr 2D seo ann an uidheamachd snasail, aerospace, stòradh lùtha, leigheas àrainneachd, agus mòran raointean eile.
Ach, tha a bhith a’ toirt a-mach cinneasachadh mòr-sgèile èifeachdach de dh’àrd-chàileachd graphene air a bhith na phrìomh cnap-starra o chionn fhada a’ cuingealachadh a chleachdadh farsaing.
Tha Graphene ann gu nàdarrach, agus is e an ro-innleachd ullachaidh as fheàrr a bhith a’ toirt a-mach grafait flake nàdarra a-steach do graphene ann am fuasgladh leaghaidh sònraichte. Ann am faclan eile, leis gu bheil graphene hydrophobic, feumar tòrr surfactants a chur ris an leaghan aig àm exfoliation, air neo cha mhòr nach eil e comasach dealachadh. Mar as trice bidh dòighean àbhaisteach a’ feumachdainn 3 tonna de oxidants leithid potassium permanganate gus 1 tunna de graphene a thoirt gu buil, ga thionndadh gu graphene oxide mus cuir thu às agus lughdachadh. Bidh am pròiseas seo a’ gineadh mòran uisge sgudail bho oxidation, lughdachadh, agus glanadh, agus aig an aon àm a’ lughdachadh cuid de fheartan sònraichte graphene.
Ciamar a fhuair an sgioba rannsachaidh thairis air na dùbhlain sin? Ghabh iad ri ro-innleachd sgaoilidh neo-sheasmhach le bhith a’ toirt a-steach glè bheag de ocsaidean ionizable-anns a bheil buidhnean gnìomh air uachdar graphene, a’ comasachadh exfoliation luath, àrd-toraidh aig dùmhlachdan fìor àrd. Tha còrr air 90% den toradh exfoliated na graphene còmhdach singilte le glè bheag de uireasbhaidhean lattice, gu h-èifeachdach a’ fuasgladh chùisean stòraidh is còmhdhail airson tagraidhean mòra. A bharrachd air an sin, tha an sgiorta graphene uisgeach a thèid a thoirt a-mach leis an dòigh seo a’ nochdadh feartan reul-eòlais fàbharach agus faodar a chleachdadh gu dìreach airson aerogels graphene 3D a chlò-bhualadh de dhiofar chumaidhean, a ’fosgladh slighean ùra airson tagraidhean graphene ann an stòradh lùth, làimhseachadh àrainneachd, stuthan ioma-ghnìomhach, agus nas fhaide air falbh.
