《走近石墨烯》

石墨烯的制备

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先看评语
· 文章整体来说结构紧凑,具有较强的科学性。但专业术语较多,会对阅读造成一些困难,同时希望作者能将文章雕琢的更有趣一些,希望有进一步提升。 · 整篇文章行文比较流畅,但文章中出现了部分专业术语,不易于读者理解,作者可以稍加解释。文章中解释石墨烯强度时,用了“单层石墨烯做成吊床可承受一只猫的重量”,增加了文章的趣味性,也便于读者理解。还有一点不足的是文章的配图,如果能多增加两张配图会更好。 · 作者对石墨烯进行了简要介绍,内容较全面,事实较清楚,科普性较强。但无关内容(如足球烯,碳纳米管等)篇幅过大,文中术语较多且不易理解,文章趣味性不高,全篇文笔不统一。 · 作品内容基本真实准确,段落结构较为清楚。但仍存在以下不足:1.虽然可以看出这是一篇科普性质的文章,但仍显生硬;尤其是在段落中间,基本上都是陈述内容,很难引起读者的阅读兴趣。2.文中出现了大量较为专业的词汇,比如“大共轭体系”、“杨氏模量”等,给大部分读者的阅读造成了困难。3.出现的人名既有英文也有中文,希望作者能够进行统一,从科普的角度建议都改为中文。4.在段落布局方面,我认为先介绍石墨再介绍结构更为合适。 · 本文使用简单朴实的语言介绍了石墨烯这一未来的明星材料。文章中使用了许多巧妙的比喻和形象的比较。文章的书写略显平淡,趣味性和思想性不强,文章的章节安排联系不都紧密,过度较为生硬。另外,建议少用一些专业词汇,例如“大共轭体系”“pm”,“杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa”如果属于基本术语,请尽量用简单的语言解释一下。建议提交之前仔细检查文字,文中有语句不通,错别字的问题。

然石墨烯这么好,那么它离我们还有多远呢?我们什么时候能感受到它带来的便利呢?谁也没法给出一个准确的答复,这一切都要靠科学家们的探索和研就,有时还需要一些机缘,可能碰巧看到了某样东西,然后联想到了解决办法,但更多的还是认真的思考,仔细的观察。在科学家们的不懈努力下,已经有了许多制备石墨烯的方法,大体可分为物理方法和化学方法,虽然还不能大规模应用生产,但还是在不断靠近。

物理方法

物理方法包括微机械分离法、取向附生法。微机械分离法是最初的、最普通的方法,2004年Novoselovt等用这种方法制备出了单层石墨烯(也就是获得诺贝尔奖的),但缺点是费时费力,难以精确控制,重复性较差,难以大规模制备。取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯,首先让碳原子在 1150 ℃下渗入,然后冷却,冷却到850℃后,之前吸收的大量碳原子就会浮到钌表面,镜片形状的单层的碳原子“ 孤岛” 布满了整个基质表面,最终它们可长成完整的一层石墨烯。第一层覆盖80 %后,第二层开始生长。底层的石墨烯会与钌产生强烈的交互作用,而第二层后就几乎与钌完全分离,只剩下弱电耦合,得到的单层石墨烯薄片表现令人满意。但采用这种方法生产的石墨烯薄片往往厚度不均匀,且石墨烯和基质之间的黏合会影响碳层的特性。而且使用的基质是稀有金属钌,成本高。


化学方法

化学方法有SiC热解法、气相沉积法、氧化-分散-还原法等。SiC热解法是先将样品经过氧化或H2刻蚀表面处理,然后在超高真空下(1× 10^- 10 Torr)经电子轰击加热到1 000℃ ,除去氧化物,并用俄歇电子能谱(AES)监测,当氧化物完全去除后,加热样品至1 250—1 450℃ ,这时将形成石墨烯层。这种方法可得到单层和双层石墨烯,但其缺点在于:难以大面积制备,成膜不均匀;条件苛刻,高温> 1 100℃ ,超高真空10^- 10Torr(成本高)。化学气相沉积法是反应物质在相当高的温度、气态条件下发生化学反应,生成的固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的方法。它本质上属于原子范畴的气态传质过程。Dato等报道了一种新型等离子体增强化学气相沉积法,乙醇液滴作为碳源,利用Ar等离子体合成石墨烯,极大地缩短了反应时间。该方法优点在于可以满足石墨烯规模化生产需求,但缺点在于受制于基片材料单晶镍的价格制约,工业化难度加大。氧化-分散-还原法是目前应用最广泛的合成方法。它是将石墨氧化得到溶液中分散(借助超声、高速离心)的石墨烯前体,再用还原剂还原得到单层或多层石墨烯。常见的氧化方法有Brodie方法、Hummer方法以及Staudenmaier方法。 该方法优点在于可以有效解决石墨烯在溶剂中难分散等问题,但不足之处在于工艺过程中产生的污染物难以处理。

不论是物理方法还是化学方法,石墨烯的生产技术已日渐成熟,在科研工作者的不断努力下,预计五年之内我们就能使用到石墨烯产品。石墨烯会给我们的生活带来怎样的改变,然我们拭目以待。


展开想象

爱因斯坦说过:“想象力比知识更重要,因为知识是有限的,而想象力概括着世界上的一切,推动着进步,并且是知识进化的源泉。严肃地说,想象力是科学研究中的实在因素。”石墨烯的发展也需要想象,这种想象不一定要来自专门从事石墨烯研究的人,因为他们的知识虽然足够专业,但他们的想象力也被固定的知识限制住了。因此,展开我们的想象,或许也能为科学的发展贡献一份力。比如在石墨烯的制备方面,能不能通过加聚反应来制备呢。我们知道,萘蒽菲都是六元环的多环芳香化合物,其中的碳原子就是以以正六边形的方式排列的平面结构,这与石墨烯的结构十分相似。而且萘蒽菲三种化合物的稳定性随环的增加而增强,所以如果能够合成出更多的化合物,那么该化合物也肯定能稳定存在。另一方面,随着环的增加,碳氢比越来越高,其组成越来越接近石墨烯。受限的是,多环芳香化合物的来源都是石油化工的分馏产品,因为其利用价值太低,关于多环芳烃合成的研究很少,理论还不成熟。虽然合成比较困难,但也不失为一种方法。

仰望星空,脚踏实地;展开想象,细心研究,相信石墨烯很快就能走进我们的生活。 

评委点评 评语汇总
吴一波 2017-10-26 17:41

文章整体来说结构紧凑,具有较强的科学性。但专业术语较多,会对阅读造成一些困难,同时希望作者能将文章雕琢的更有趣一些,希望有进一步提升。

匿名 2017-10-23 19:27

整篇文章行文比较流畅,但文章中出现了部分专业术语,不易于读者理解,作者可以稍加解释。文章中解释石墨烯强度时,用了“单层石墨烯做成吊床可承受一只猫的重量”,增加了文章的趣味性,也便于读者理解。还有一点不足的是文章的配图,如果能多增加两张配图会更好。

匿名 2017-10-23 13:23

作者对石墨烯进行了简要介绍,内容较全面,事实较清楚,科普性较强。但无关内容(如足球烯,碳纳米管等)篇幅过大,文中术语较多且不易理解,文章趣味性不高,全篇文笔不统一。

匿名 2017-10-21 17:37

作品内容基本真实准确,段落结构较为清楚。但仍存在以下不足:1.虽然可以看出这是一篇科普性质的文章,但仍显生硬;尤其是在段落中间,基本上都是陈述内容,很难引起读者的阅读兴趣。2.文中出现了大量较为专业的词汇,比如“大共轭体系”、“杨氏模量”等,给大部分读者的阅读造成了困难。3.出现的人名既有英文也有中文,希望作者能够进行统一,从科普的角度建议都改为中文。4.在段落布局方面,我认为先介绍石墨再介绍结构更为合适。

匿名 2017-10-20 16:46

本文使用简单朴实的语言介绍了石墨烯这一未来的明星材料。文章中使用了许多巧妙的比喻和形象的比较。文章的书写略显平淡,趣味性和思想性不强,文章的章节安排联系不都紧密,过度较为生硬。另外,建议少用一些专业词汇,例如“大共轭体系”“pm”,“杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa”如果属于基本术语,请尽量用简单的语言解释一下。建议提交之前仔细检查文字,文中有语句不通,错别字的问题。

匿名 2017-10-19 18:03

石墨烯是一种被寄予厚望的材料,将会极大地推动新能源产业和电子产业的发展。作者运用通俗易懂的语言为我们介绍了这一前沿科学。在介绍石墨烯的结构时,将其与跳棋作比较,简单易懂。美中不足的是,全文太过平淡,缺少科普文章的趣味性。

匿名 2017-10-19 16:07

本文选取了石墨烯这一新材料作为创作对象,讲述材料科学的一个具体的知识点,娓娓道来,科学性强、逻辑清晰、内容体例较为完备,与国民经济主战场的工作结合较紧、体现了较强的实用性。不足之处也较为明显,例如:教科书式的语言特征明显,可读性较弱;部分关键概念阐释,囿于学术层次,用学术概念讲解学术概念,传播性偏弱;文章排版,尤其是图文配合较弱;叙事偏传统,有很大的创新空间。

匿名 2017-10-17 13:08

本文的科普对象是如今大热的材料——石墨烯。文章清晰地展示了石墨烯的结构和特性等内容,使读者能对石墨烯有一个基本全面的了解。 文章的缺点在于文字有点单调,有时候会有一种看百度百科的感觉,其次就是内容的展开不够丰富,但我觉得应该是由于篇幅的限制。 希望作者在二轮中能有所改进。

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