Graphene Frontiers将开发用于批量生产高质量石墨烯的新制造技术

9月，美国国家科学基金会向美国宾夕法尼亚大学的Graphene Frontiers公司拨付了74.46万美元。这笔钱用于帮助这家年轻的公司增加一个新的制造技术生产卷到卷加工工艺石墨烯，这可能实现大规模生产高质量的石墨烯。该公司正试图成为第一个采用化学气相沉积（CVD）技术的公司，该技术通常用于卷到卷加工单层多晶石墨烯。

并不是所有的石墨烯都是一样的。多晶石墨烯已应用在先进复合材料和射频晶体管上，单晶石墨烯的性能使其成为一个“神奇的材料”。单晶石墨烯仍是只能通过所谓的机械解理技术生产，石墨烯从单层石墨薄片中拉脱。(其中一个被称为“透明胶带”法)。这些技术往往不能用于材料的批量制造。

尽管有这样的限制，有许多像Graphene Frontiers的公司已经生产石墨烯。几种不同的制造技术适合生产不同品质的石墨烯。

一个方法是先开采石墨，用等离子体、机械剥离和化学技术分离出碳层。这往往会产生低质量的石墨烯，最终可能是用于防腐涂料或电池电极。

化学汽相沉积技术，如Graphene Frontiers采用的，产生所谓的合成石墨烯——合成，因为他们不是由开采石墨开始。这种石墨烯具有更高的质量，尽管有一些瑕疵，可能最终会在太阳能电池和其他必需透明导体的应用中替代氧化铟锡（ITO）。然而，有一些专家认为只有来源于机械解理的石墨烯适合替换ITO。

卷对卷加工工艺生产合成石墨烯提高了批量生产高质量石墨烯的希望。如果像Graphene Frontiers这些公司可以施行卷对卷加工工艺并运行到2015年，预测可能将石墨烯产品推向市场。

尽管如此，即使该公司确实击中他们的里程碑，他们仍然要面对一些艰难的市场障碍。对于石墨烯针对的每个应用，还有其他的材料，它们的制造成本更低，石墨烯与它们相比还落后一个很长的时期。在某些情况下，如在晶体管中使用，还不清楚石墨烯是否会比晶态硅更有优势，因为它缺乏带隙。

廉价、批量生产高质量的石墨烯是将材料推向未来商业应用的绝对有必要的第一步。然而，仅仅开始了游戏并不能保证你会赢。

（中国航空工业发展研究中心   胡燕萍）