南科大蔡念鐸（duó）利（lì）用樟腦實（shí）現通過化學氣相沉積法合成石墨烯的（de）轉移

南科（kē）大蔡念鐸利（lì）用樟腦實現通過化學氣相沉積法（fǎ）合成石墨烯的轉移

近日，南方科技大學材料科學與工程係副教授程春課題組的2015級本科生蔡念（niàn）鐸作為共同第一作者（zhě）在膠體與界麵化學領域知名期刊《Journal of Colloid and Interface Science》（IF=5.091）上發表了關於（yú）利（lì）用樟腦實現通過化學氣相沉積法（Chemical Vapor Deposition,CVD）合成石墨烯（xī）的簡便高效、大麵積高質量轉移的相關研究成果。

石墨烯是一種新型（xíng）的碳納米材料，具有獨特（tè）的二維蜂窩狀晶（jīng）體結構，以及優異的電學、熱學、光學和（hé）力學等性能，因而在電子器件、光學器件、傳（chuán）感器（qì）件、電化學儲能、複合（hé）材料、熱學等領域有著廣闊（kuò）的應用前景。



化學（xué）氣相沉積法是目前大規模製備高品質石墨烯薄（báo）膜的有效方法，其中（zhōng）基於銅（tóng）鎳等金屬基底的CVD生長是目前（qián）常用的製備工藝。然（rán）而此法合成的（de）石墨烯需要被（bèi）轉移（yí）至特定目標基底（如SiO2/Si、石英、塑料等）以（yǐ）進行進一步的性能研究（jiū）和應用。通過大分（fèn）子聚合物作為轉移輔助層的濕法刻蝕轉移是目前廣泛使（shǐ）用的方法之一，最（zuì）常（cháng）用的是聚甲（jiǎ）基丙烯（xī）酸甲酯（PMMA）。然而由（yóu）於PMMA在石墨烯上的吸附能高，因此難以去除幹淨，影響所製備的石（shí）墨烯的品質。盡管近年（nián）來相關研究（jiū）探索了一（yī）些有機小分子（zǐ）化合物用於轉移輔（fǔ）助層的效果，但大部（bù）分小（xiǎo）分子輔助層都不能提供足夠的支撐，造成石墨烯薄膜的褶皺和破損。



基於這樣的研究背景，程春課題組研究了許多聚合物以及小分子化（huà）合（hé）物，分（fèn）析（xī）其作為轉移輔助層（céng）的可能性。有一天（tiān），蔡念（niàn）鐸偶然間聞（wén）到了衣櫃裏樟腦丸的味道，聯想到易於揮發通常意味著較小的分子間作用力，於是提議將樟腦作為研究對象。這一提議得到了團隊成員的支持。回想起這個（gè）“靈光一現”的時刻，蔡念鐸說，自己那（nà）段時（shí）間有點“沉迷”，衣食住行時經（jīng）常（cháng）“分心”思考研究內容，沒想到（dào）因此能從生活的細節中舉（jǔ）一反三，獲得（dé）了這項研究靈感（gǎn）。



​南科大蔡念鐸利用樟腦（nǎo）實現通過化學氣相沉積（jī）法合成石墨烯的轉移



（a）DFT計算石墨烯與樟腦分子的吸附能，並與其他常用材（cái）料（liào）對比；（b-c）轉移技術流程圖與對應實物圖



團隊研究後發現，樟腦與石墨烯表麵吸附（fù）能較小，作為輔助（zhù）轉移層時可（kě）以僅通過室溫下幹燥升華（huá）、低溫短時間退火或無水乙醇試劑清（qīng）洗被完全除去。這避免了傳統轉移方法中去除轉移（yí）支撐層所使用的有（yǒu）機試劑（jì）長時間浸泡和高（gāo）溫退火等操（cāo）作，減少了（le）對石墨（mò）烯薄膜的品質損壞，並擴（kuò）展了石墨烯在諸多柔性（xìng）基底上的（de）應用。



除此之外，在使用自製的樟腦溶液（yè）旋塗至石墨烯（xī）薄膜上並刻蝕掉銅（tóng）基底時，石墨烯薄膜周圍形成了一層樟腦油包圍層（céng），對石墨烯薄膜（mó）提供了緊固保護。團隊（duì）還發現，由於樟腦油層在水溶液麵上具有向外拉力的特性，被轉移到特定基底上（shàng）的石墨烯表麵更不易形成褶皺，品質更高。這（zhè）項技術簡便高效、價格低廉（lián）、成品質量高，具備一（yī）定大規模生產的應用（yòng）前景。



​南科大蔡念鐸利用樟腦實現通過化學氣相沉（chén）積法合成石墨烯的轉移（yí）



光學顯微鏡和電子掃描顯微鏡表征表麵形貌（mào）圖像



蔡念鐸是我（wǒ）校（xiào）材料（liào）科學（xué）與（yǔ）工程係2015級本科生，目前已經（jīng）收到包括美國加州（zhōu）大學（xué）洛杉磯分校、瑞（ruì）士洛桑聯邦理工學院等多個學校的offer，決定畢業後（hòu）前往瑞士洛桑聯邦理工學院（yuàn）繼續深造。在2019年QS世界排名中，該校的材料科學專業排名全球第六。蔡念鐸在大二時加入程春研究團隊並開始在二維材料領域的（de）探索，在程春的指導下獨立開始了該項技（jì）術的研（yán）發，並與前課題組研（yán）究學者B.N.Chandrashekar博士共同完善（shàn）了該（gāi）項工作。目前，相關研究成果已經提交PCT專利（lì）申請。



該研究（jiū）工作（zuò）得到了（le）多項基金的支持，包括國家自然科（kē）學基金麵上項目、廣東省自然科學傑出青年基金、粵港聯合（hé）創新項目、深圳市科技創（chuàng）新委員（yuán）會孔雀（què）團隊（duì）項目資助、南科（kē）大科研啟（qǐ）動經費、以（yǐ）及廣（guǎng）東省大學生科技創新培育專項（xiàng）資金（“攀登計劃”“大學生（shēng）創新創業訓練計劃”）等。

本文出自（zì）東莞市捷誠石墨製品有限（xiàn）公司官網：http://www.hryok.com 權威發布，    東莞市捷誠（chéng）石墨製品有限公司是一家集銷售、應用（yòng）開發，產品（pǐn）加工的石墨專業廠家，專門為模具行業、機械行業、真空熱處理爐、電子（zǐ）半導體及太陽能光（guāng）伏產業等提供（gòng）石墨材料、石墨（mò）電極和相（xiàng）關的石墨製品，歡迎致電13549365158更多關於石墨製品方麵信息，可（kě）回本網站產品頁麵詳（xiáng）細了解點擊：石墨製品  石（shí）墨模具（jù）  石墨坩堝 石墨轉子 石墨軸承 石墨板 石（shí）墨棒 石墨匣體 石（shí）墨熱場 真（zhēn）空爐石墨製品 電子石墨模具