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号称“新材料之王”的石墨烯，以其极佳的物理化学性能，被广泛的研究。但一直以来，困扰其大规模使用的问题就是价格高昂问题。美国莱斯大学James M. Tour等人利用焦耳热闪蒸技术（flash Joule heating, FJH），可以将任何炭源材料（煤炭，炭黑等）在极短时间内制备成为克级石墨烯，解决长久以来困扰石墨烯的价格问题。此研究或许让石墨烯彻底告别价格昂贵的时代！
图 1
本文要点
要点1：非晶态导电碳粉末，被轻度压缩在两个电极之间的石英或陶瓷管内，系统压强维持在大气压或者中等真空度的（~10mm Hg）的气氛中，电极可以是铜，石墨或者其他的耐火材料，它们被松散的安装在石英管上，以允许FJH排气。电容器组的高压放电，使碳源在不到100毫秒的时间内达到3000 K以上的温度，有效地将无定形碳转化为涡轮增压闪蒸石墨烯（Flash graphene），从而实现对石墨烯的克级制备。
要点2：高倍透射电子显微镜表征表明，错位的闪蒸石墨烯呈现出云纹的图样，而来源于咖啡渣的闪蒸石墨烯也表明其为六边单层石墨烯。高倍拉曼光谱表明，从炭黑制得FG具有极强的2D峰，并且D带强度非常低，甚至没有，表明其近乎完美的无缺陷特性。
要点3：通过调节样品压缩与电极（主要影响样品的电导率）、电容器电压和开关持续时间来控制温度和闪光持续时间。电压越高，电流越小过程的温度。通过拟合来估计温度在600 - 1100纳米发射黑体辐射谱。
要点4：采用Lammps仿真方法来分析FG大规模增长机理。结果表明，低密度材料在退火过程中会产生海绵状结构，而密度的增加则会提高其石墨化程度。
图 2
图 3
参考：
Luong, D.X., Bets, K.V., Algozeeb, W.A. et al. Gram-scale bottom-up flash graphene synthesis. Nature 577, 647–651 (2020).
https://doi.org/10.1038/s41586-020-1938-0
DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-020-1938-0
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