水溶性石墨烯作为新型电热材料的未来发展前景

    近来，中国科学院上海微系统与信息技术研讨所石墨烯粉体资料研讨团队丁古巧、何朋等科研人员，在水溶性石墨烯资料制备方面取得发展：根据立异的电化学技术和超声辅佐涣散机制，在NaOH与PTA混合电解液系统中完成了少层高浓度水溶性石墨烯的制备，相关研讨成果在线宣布在Green Chemistry上。

    在这一系统中，研讨人员经过控制电化学进程，使PTA分出并吸附于石墨电极，促进石墨充分氧化和逐层剥离，随后辅以超声处理进一步提高产率，完成了高产率（87.3%）、高固含量（8.2 g/L）以及高稳定性（8个月以上）的少层微米尺寸水溶性石墨烯的制备，相对于已有研讨报导具有明显优势。一起，因为电化学阳极分子吸附维护机制，完成了产品片层sp2结构的保留，制备成膜后，经较低温度热还原便可取得较高的电导率（9517 S/m），使用潜力巨大。进一步的机理研讨明确了不同于以往插层、氧化、膨胀、剥离的电化学机制，逐层剥离和深入氧化的电化学新机制克服了传统电化学办法剥离不完全导致的产品层数多、质量低、涣散性差等问题。

    石墨烯在未来的开发空间还有很大，对于石墨烯的研讨也从未停止过，近段时间，石墨烯研讨团队又有了新的发现。

    石墨烯资料因为其极佳的物理化学性能（室温下载流子迁移率高达15000 cm2/V•s，高热导率：5000 W/m•K，杨氏模量：350 N/m等），被广泛使用于锂离子电池、传感、储能资料以及生物医药等许多领域。因而，石墨烯资料的低成本规模化的制备与有用涣散是完成这些使用的条件，也成为科学研讨的重要课题。目前，使用廉价的石墨作为原料，经过石墨层间插层和剥离可批量化制备石墨烯资料，仍存在产率低、制备系统不环保、安全性差等问题。

    一起，产品石墨烯因为片层间范德华力的作用，易发生片层回叠与聚沉，别的表面能不匹配，导致石墨烯难以涣散在水溶液或其他低沸点有机溶剂中，极大影响了石墨烯资料的实际使用。因而，开发绿色、高效、低成本的新办法，使石墨烯更好地涣散在水溶液或其他低沸点有机溶液中，是石墨烯资料领域的重要研讨课题。

    一起，进一步的研讨确定了超声在不同环境、不同处理时间及不同前驱体条件下的作用，对后续研讨中的工艺改善具有重要指导意义。所制得的水溶性石墨烯极易成膜，在电热方面表现出低电压、高速升温文温度一致性好等优点，有望作为新式电热资料推广使用。

    该研讨团队致力于石墨烯资料的立异制备和使用研讨，大力发展原创性制备技术取得高质量石墨烯、水溶性石墨烯和石墨烯量子点等高端石墨烯资料，相关研讨先后得到了国家重大科技专项项目、国家自然科学基金项目及中科院战略性先导科技专项的支持。