最近，美國康涅狄格大學(xué)的材料科學(xué)研究所聚合物項目的成員 Doug Adamson 教授為一項獨一無(wú)二的工藝申請了專(zhuān)利，它能以純凈的形式（未氧化）片狀剝落石墨烯材料，同時(shí)制造出創(chuàng )新的石墨烯納米復合材料，有望帶來(lái)一系列的新應用。
那么，這項工藝有什么獨到之處呢?
還要從石墨烯材料本身說(shuō)起。有些“石墨烯”材料，其實(shí)并不是純凈的石墨烯，其實(shí)已經(jīng)是經(jīng)過(guò)化學(xué)或者熱學(xué)還原的，通常是石墨烯氧化物。石墨烯中的氧分的作用在于提供了一種化學(xué)處理，使石墨烯更容易“相處”。但是，與未經(jīng)修改的石墨烯相比，將氧添加進(jìn)純凈的石墨烯中會(huì )降低材料本身的機械、熱學(xué)和電氣性能。
此外，氧化石墨的過(guò)程，需要添加危險且昂貴的化學(xué)品，例如無(wú)水硫酸和過(guò)氧化鉀，接著(zhù)為了分離和凈化產(chǎn)品，需要一系列冗長(cháng)的操作，也稱(chēng)為“化學(xué)檢查”，這些都顯著(zhù)提高了石墨烯的制造成本。
然而，Adamson 的工藝并不需要任何附加的步驟和化學(xué)物質(zhì)，而是通過(guò)原始的形態(tài)。Adamson 表示：“我們材料背后的這項創(chuàng )新技術(shù)，使用了熱力學(xué)驅動(dòng)的方案，將石墨片狀剝落成石墨烯薄片，然后將這些薄片組織成連續的、導電的、三維結構。我們方案，與很長(cháng)一段時(shí)間內使用的現有技術(shù)相比簡(jiǎn)單很多，這些技術(shù)依賴(lài)于侵略性氧化、高能混合或者聲波降解（通過(guò)聲能分離粒子）方法片狀剝落石墨。之前，沒(méi)有其他任何人報告過(guò)和我們同樣簡(jiǎn)單的技術(shù)。我們證明了這項技術(shù)可以。”
石墨烯的一大特色：不可溶性，成為了Adamson 發(fā)現的核心。對于其他許多材料來(lái)說(shuō)，這似乎是一個(gè)障礙。因為它不溶解于液體，Adamson 及其團隊將石墨放置在水和油的交界面上。在那里，石墨烯薄片自發(fā)地擴散，覆蓋住交界面，降低系統能量。石墨烯薄片作為單個(gè)、重疊的薄片，受困于交界面，隨后會(huì )被使用交聯(lián)聚合物或者塑料鎖定到位。
該復合材料的應用領(lǐng)域
穩定的石墨烯復合材料的應用領(lǐng)域數不勝數，例如航空、電子和生物技術(shù)等等。Adamson 將這項技術(shù)用于改善苦咸水的標準淡化方法。他開(kāi)發(fā)出一種設備，利用石墨烯納米復合材料，通過(guò)“電容去離子”（CDI）技術(shù)，去除水中的鹽。
CDI 技術(shù)采用低成本、高表面積、多孔的電極，從水中去除鹽。CDI工藝有兩個(gè)循環(huán)：一個(gè)吸附階段，去除水中溶解的鹽;一個(gè)解附階段，通過(guò)停止或者逆轉電極上的電荷，將吸附的鹽釋放出來(lái)。許多種材料都可以用于制造電極，但是很多材料都無(wú)法進(jìn)行大規模商用。
Adamson 和他的工業(yè)合作伙伴相信，他開(kāi)發(fā)的這種簡(jiǎn)單、廉價(jià)且強健的材料，有望最終成為將CDI技術(shù)帶向市場(chǎng)的主要方式。
Adamson 的合作伙伴之一 Michael Reeve 表示：“我們正在開(kāi)發(fā)的產(chǎn)品將是一種廉價(jià)的石墨烯材料，具有最佳的電極性能，能夠取代目前用于CDI的、更加昂貴、效率更低的材料。”
資料來(lái)源：中國儲能網(wǎng)
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