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莱斯大学:首次通过简易机械方式制备功能化石墨微球2018-03-26

石墨颗粒制备过程,来源:莱斯大学Ajayan研究小组

根据莱斯大学科学家们的说法,从功能化的石墨烯中制造出闪亮的石墨颗粒很容易,也很经济。

在最近碳杂志的一项报告中,研究人员表示,可以通过化学改性石墨烯粉末,再将粉末压成一个轻量级的,对半渗透的固体,这个固体保留了石墨高强高导电的特性,这种存在于铅笔以及润滑油之类产品中的碳,一般需要高温处理。

MohamadKabbani是莱斯大学材料科学家PulickelAjayan的学生,同时也是这篇论文的的第一作者,他向人们展示了石墨烯环保、可扩展的过程,这个过程可以在几分钟内完成,将他们石墨烯手工研磨成粉末,然后化学改性石墨烯,用再手动压力机挤压为固体颗粒。

Kabbani曾经表明,通过最简单的研钵和杵,碳纳米管可以变成石墨烯,这个过程不需要苛刻的化学条件。这一次,他和他的同事们演示了如何制造电池大小的颗粒,附着在上面的化学功能石墨烯粉末可以压制成任何形式。Kabbani说,这种材料适用于结构、催化、电化学和电子应用等领域。

他说:“从来没有人在室温常压的情况下制造这些产品。”通常这种材料需要烧结(1000摄氏度以上,使用压力形成固体而不熔化),从而产生坚固的颗粒。在纳米尺度上,机械化学为我们节省了大量的能源和金钱。”

这个过程开始于两组官能化的纳米管,其中一个是羧酸,另一个是羟基分子。它们被放置在一个实验室规模的液压机上,承受5吨的压力,通过机械方式挤压成型。官能团将石墨烯片相互交连,这个过程产生了少量的水作为反应的副产物,Kabbani说。

石墨薄片在压缩之前(左边),压缩后连接良好的石墨薄片(右边)。来源:莱斯大学Ajayan研究小组

研究人员报告说,即使在搅拌时,这种小球在热水中放置五小时仍保持稳定,这证实了石墨烯片内部处于相互连锁的状态。

“这种材料具备多种特性,轻质,高强度和高导电性,这些特点有利于电缆和电极的应用。”Kabbani说。石墨烯颗粒材料比商用石墨电极更坚固轻便,而且有望在高能量密度和高功率密度的电存储领域得到应用。

原文来自phys

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