澳洲华裔科学家用大豆油制造出比钢硬200倍的新材料

石墨烯(Graphene)
石墨烯(Graphene)

也许每个人都见过大豆,可能也尝过大豆油,然而,你可能不会想到每天人们使用的用来烹饪的植物油竟然可以用来造出比钢还要硬200倍的材料来吧!

澳大利亚两位年轻的亚裔科学家就使用这种价格低廉的大豆油研制出了这种石墨烯的材料,这不仅大大降低了成本,而且让这种超级材料的生产程序也变得更为简单了。

所谓石墨烯指的是一层薄薄的蜂窝状平面碳原子。其厚度仅是一根人类头发丝厚度的八万分之一。石墨烯的特点是重量轻、硬度高、可塑性强、导电性能比铜更好。正是因为它的这些特质,可潜在使用的领域涵盖电子产品、太阳能电池及医药领域等等。

然而一直以来,这种材料面对的巨大挑战就是在实验室以外环境的造价高,难以生产。很多生产工序都需要在真空中进行超高温加热,同时对制造材料的要求也很高,通常需要高纯度的金属和易爆的压缩气体。

近来,一组澳大利亚亚裔科学家却走出了这一“围城”,将价格低廉,人们每天都使用的原料在正常空气环境下制造成石墨烯。

两位年轻人都来自澳大利亚联邦科学与工业研究机构(Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation ,简称:CSIRO),一位是华裔科学家韩兆军博士,另一位则是韩裔科学家徐栋韩博士(Dr Dong Han Seo)。他们二人联合发表的学术文章已在《自然通讯)》(Nature Communications)期刊上发表了。

来自江苏,曾留学新加坡,2009年移民澳大利亚的澳大利亚科工研机构华裔研究员韩兆军博士
来自江苏,曾留学新加坡,2009年移民澳大利亚的澳大利亚科工研机构华裔研究员韩兆军博士Supplied
澳大利亚科工研机构的高级研究员韩兆军博士​接受“澳洲佳”记者方腾采访,谈研发突破性石墨烯技术的过程。

身为高级研究员的韩兆军博士在接受“澳洲佳”采访时介绍了这个材料的研究过程。

“因为我们实验室有很严格的安全要求,[使用]那些高可燃性或是高压性的气体都会很麻烦。所以我们就想可不可以不用这些气体来制石墨烯呢。其实石墨烯就是一层碳而已。很多其他的材料都含有碳的。于是,我们就试了很多不同含碳的原材料。特别是植物油。

“我们发现把[植物油]放到高温里分解的话,植物油可以在薄膜或是其他金属薄膜上形成一个薄薄的层。在控制它的时间、温度,以及降温的速率,我们就可以得到很好的石墨烯薄膜,”他说。

韩兆军博士说其实不仅仅是像豆油这样的植物油,甚至一些已经使用过的的植物油也可以作为原料生产石墨烯。他指出这帮助循环使用废弃的植物油找到了新市场。

韩兆军博士:新工艺又快又节能

他说他们这个研究小组花了一年多时间掌握的整个制作工艺比其他办法又快又节能。

韩兆军博士指出一方面,他们的制作工艺不再需要真空状态,同时虽然他们的工艺也要加热,但加热的温度仅为800度,而不是其他技术所需的1000多度。他说再有他们也不需要使用压缩气体,这都使得这种新技术突破大大降低了石墨烯的制造成本。

澳大利亚科工研机构的这个最新研究成果得到了世界科学界和媒体的关注,然而,有些专家也提出了一系列问题。

在接受澳大利亚广播公司ABC采访时,石墨烯方面的专家臥龙岗大学(University of Wollongong)的大卫·奥菲瑟(David Officer)表示使用低成本、可再生的豆油作为石墨烯中使用的碳是朝前迈出的一大步,但是他指出现在的问题在于能否生产出更大的石墨烯薄膜来。

据介绍,目前科研人员只造出了信用卡大小的石墨烯薄膜。

韩兆军博士表示澳大利亚联邦科工研机构正在朝着将这种技术用于改善目前的水处理滤过膜之上,并[用石墨烯薄膜]取代太阳能光伏板中例如黄金和白金等价格昂贵的金属材料。

這項研究突破的一位参与者,来自韩国的徐东汉(音译)博士
这项研究突破的另一位参与者,来自韩国的徐栋韩博士手拿使用新方法生产的石墨烯薄膜。Supplied: CSIRO

“我们下面的一步就是把[这种制作石墨烯的工艺]产业化,让它能有更大的尺寸,比如说像一张A4打印纸这么大的石墨烯薄膜。这种尺寸对大部分[应用要求]都可以满足了。”

“我们希望能找到一些工业上的合作者,将这种技术商业化。我们毕竟是一个[澳大利亚]国家研究机构,我们也希望能找到合适的研究机构,跟我们一起研究这种石墨烯,特别是在能源、水处理以及太阳能、电池领域的应用。”