研究人员已经设法在几乎任何平面上生产出超过一英尺长的大型单晶石墨烯薄膜——这是迈向商业化的一步 。
液化石油醚
在商业石墨烯生产的既定方法中 ， 石墨的 LPE 是最常用的方法之一 。 LPE 背后的机制基于石墨是一种层状材料这一事实 ， 基本上可以看作是单个石墨烯晶体相互堆叠 。
LPE 工艺涉及将石墨研磨成粉末 ， 然后通过在液体中施加机械力将颗粒分离成微小的薄片 。 然后将含石墨烯的薄片与剩余材料分离 。
LPE流程示意图 。 在 LPE 的化学反应器中 ， 较轻的产品（如层数很少的堆）漂浮在溶液顶部 ， 而较重的产品（如石墨）则留在反应器底部（有许多实用的方法可以实现它 ， 包括重量分析、离心等） 。 可以提取每种产品并多次重复该过程以获得更高浓度的单分子层 ， 但这当然会影响成本 。
闪焦耳热
闪光焦耳加热 (FJH)——使用电荷将材料的温度显着提高到 3000 K 以上——几十年来在文献中为人所知 ， 但最近才应用于石墨烯和其他二维材料的合成 。
2020 年 ， FJH 被用于从炭黑、煤、石油焦、废弃食品和塑料等多种原料中合成克级数量的石墨烯（“瞬间将垃圾变成有价值的石墨烯”） 。
例如 ， FJH 导致混合废塑料的碳化 ， 并允许将废塑料直接转化为石墨烯 ， 而无需任何中间热解处理 。 由于所需的热量是就地产生的 ， 因此不需要熔炉或低效的热传递 。
照片显示了将消费后高密度聚乙烯 (HDPE) 转化为石墨烯（导电添加剂 ， 炭黑缩写为 CB）的工艺流程 。
详细了解石墨烯和其他二维材料的大规模合成 。
制造石墨烯的挑战
石墨烯具有大量潜在应用 ， 但研究和商业应用因许多可用材料的质量较差或未知而受到破坏（阅读我们的文章“当心假石墨烯”了解更多信息） 。
石墨烯的质量起着至关重要的作用 ， 因为石墨烯片中存在的缺陷、杂质、晶界、多畴、结构紊乱、皱纹都会对其电子和光学特性产生不利影响 。
在电子应用中 ， 主要瓶颈是对大尺寸样品的要求 ， 这只有在 CVD 工艺的情况下才有可能 ， 但很难生产出具有非常高的导电性和导热性以及优异的高质量和单晶石墨烯薄膜光学透明度 。
传统方法合成石墨烯的另一个问题涉及使用有毒化学品 ， 这些方法通常会产生危险废物和有毒气体 。 因此 ， 需要遵循环保的方法开发绿色方法来生产石墨烯 。
石墨烯的制备方法还应允许原位制造和集成具有复杂结构的基于石墨烯的设备 ， 这将能够以较低的生产成本消除多步骤和费力的制造方法（阅读更多：“高质量石墨烯的大规模生产：全球专利分析”） 。
在 Nanowerk 上 ， 我们保留了一份最新的石墨烯制造商和供应商列表 ， 在我们的Nanowerk 产品目录中 ， 我们列出了 600 多种待售的商业石墨烯材料 。
