浙江大學高分子系教授高超的科研團隊日前發明出一種制備單層石墨烯的新方法，有效解決了目前制備這一新興材料時污染嚴重、耗時長、成本高等問題，使工業化大規模生產石墨烯的前景變得十分樂觀。相關成果發表在1月21日的《自然》雜志子刊《自然通訊》上。
   
    石墨烯被視為引領未來的材料，它只有一個原子的厚度，又具有極佳的強度、導電性、導熱性等物理性能。科學家已經制成了石墨烯纖維、薄膜等材料，但作為原料的單層石墨烯卻長期缺乏快捷、安全的工業制備方法。這種情況，就好比我們已經知道可以使用汽油作為燃料，卻一直找不到又快又好采集石油的辦法。
   
    高超課題組選擇在前人提出的“氧化還原法”基礎上繼續探索。這種方法的核心是通過氧化劑把石墨轉變為氧化石墨烯薄片，隨后經還原反應，就得到了石墨烯。高超說：“‘氧化還原法’獲得突破的關鍵在于找到更加優越的氧化劑。”
   
    長期以來，人們用錳或氯的化合物作為氧化劑，這不僅會產生重金屬污染或有毒氣體，生產過程中還存在發生爆炸的危險。制備時間在10小時以上，也過于漫長。高超課題組經過反復嘗試，像愛迪生發現鎢絲一樣，發現了一種廉價無毒的鐵系氧化劑。高超說：“這種鐵氧化劑分子的‘奔跑’速度很快，能像楔子一般，快速穿插進入石墨內部，讓石墨很快分層。這一過程中還會產生氧氣，幫助‘頂’開層層石墨，讓制備速度加快。”生產實驗數據顯示，在新型氧化劑的幫助下，單層氧化石墨烯能在1小時之內完成制備。制備過程中也沒有產生有害物質，意味著后處理工藝很簡單。這些優點都能在工業上極大地節省成本，使大規模應用這一方法制備單層石墨烯成為可能。
   
    氧化石墨烯是在溶液中制得的，過去人們也都以溶液的形態保存和運輸這種原料。利用高超課題組新方法制得的氧化石墨烯，則能夠以粉末的形態存在而不產生堆積，仍然保持單個薄片的狀態。把粉末投放到溶劑中又能迅速溶解，轉入下一步加工。從溶液到粉末，人們獲得了更加方便的儲存、運輸石墨烯的方法。
   
    據介紹，高超課題組多年來在石墨烯領域不懈探索，已經取得了一系列重要成果。課題組制備的石墨烯彈性氣凝膠可以“漂浮”在文竹纖細的葉子上，是2013年世界最輕固體材料紀錄的創造者。石墨烯材料還可以被進一步制成手機導熱膜、防輻射外衣、超級電容器等。高超表示，實現石墨烯原料的規模化、低成本制備，將有助于更多石墨烯材料和器件進入我們的日常生活。