从石墨烯被发现以来,高产量、高产率的制备一直是制约石墨烯大规模应用的难题之一。虽然氧化石墨烯的量产化已经基本被解决,但由于氧化石墨烯高度缺陷的晶格结构和非环境友好的制备过程,其并不能完全发挥石墨烯的本征特性。理想的解决方案是从原料石墨出发,在溶液中直接剥离制备高质量石墨烯。
传统的液相剥离石墨策略需要剥离的石墨烯分散在特定的溶剂中,形成稳定的石墨烯分散液从而避免石墨烯自身强烈的相互聚集趋势。然而,溶液对石墨烯的分散能力极大限制了剥离石墨的效率。一般来说,液相剥离石墨烯很难超过1 mg/ml,这意味着生产1 kg石墨烯至少需要1000 kg的特定溶剂。同样,溶剂的分散能力也极大限制了是石墨烯的高效存储、运输和应用。
课题组董雷采用非稳定分散的策略,通过在高离子强度水溶液中剥离的方法,实现了高浓度石墨烯浆料的宏量制备。剥离后石墨烯浓度可达~50 mg/ml,实验室产量超过100 g,远大于传统的液相剥离方法。制备后的石墨烯浆料可直接通过3D打印制备石墨烯气凝胶或石墨烯-聚合物复合材料,并保持良好的导电和力学性能。详情请见:
Lei Dong, Zhongxin Chen, Xiaoxu Zhao, Jianhua Ma, Shan Lin, Mengxiong Li, Yang Bao, Leiqiang Chu, Kai Leng, Hongbin Lu and Kian Ping Loh. A Non-Dispersion Strategy for Large-Scale Production of Ultra-High Concentration Graphene Slurries in Water. Nature Communications 9, Article number: 76(2018) doi:10.1038/s41467-017-02580-3
