新碳材時代-從奈米碳管到石墨烯 | 化學工廠資訊網
![新碳材時代-從奈米碳管到石墨烯](https://i.imgur.com/lO00bdM.jpg)
2011年3月4日—奈米碳管、石墨烯與其他結構碳材如富勒烯(Fullerene)、石墨、鑽石等都是碳的同素異構物(Allotrope)。石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀的晶格 ...
![新碳材時代-從奈米碳管到石墨烯](https://i.imgur.com/lO00bdM.jpg)
奈米碳管、石墨烯與其他結構碳材如富勒烯(Fullerene)、石墨、鑽石等都是碳的同素異構物(Allotrope)。石墨烯是由單層碳原子緊密堆積成二維蜂窩狀的晶格結構,而奈米碳管則是由石墨烯捲繞成的管狀結構(圖一),兩者有許多相似的優異特性。表一列出了奈米碳管與石墨烯的特性比較。
碳結構的變化也會帶來奈米碳管或石墨烯不同的電性。以單層奈米碳管來說,依石墨烯捲繞的方式或其碳管直徑大小,可形成具金屬或半導體特性的奈米碳管,其能隙介於0~2 eV;而多層奈米碳管則為零能隙的導體。完整且獨立(Free-standing)的單層石墨烯為零能隙的導體,但其電性會受石墨烯尺寸、貼附的基材種類、表面缺陷等影響。在奈米電子的應用,除了在奈米維度下,材料需擁有高載子傳輸速率之外,還必須有能隙才能控制電晶體的On-Off特性,因此如何操控奈米碳管或石墨烯的金屬性與半導體性是相當重要的。然而直到近五年,科學家才對SWNT電性的分離技術有所突破與進展。美國西北大學的研究團隊利用「密度梯度超速離心法」(Density Gradient Ultracentrifugation; DGU)將混合的SWNT分散於多種界面活性劑的水溶液中,藉由界面活性劑與不同電性(尺寸)之SWNT選擇性的結合,使吸附界面活性劑之金屬性的SWNT密度較半導體性的SWNT高,再利用超高速離心,將具備此微細密度梯度之SWNT予以層析分離,可得到高純度半導體性或金屬性的SWNT。
石墨烯的製程開發 目前石墨烯的製備方法繁多,如表二所示,其不同製程方式所得到的石墨烯,無論在結構性、尺寸或製程特性上皆有所差異,各製備方法分述如下。
表二、石墨烯製程之比較
1. 機械剝離法 機械剝離法為最早製備出穩定單層石墨烯的方法,此方法主要是利用膠帶的黏著機械力對高結晶性石墨材料做重複性黏貼,可進行石墨剝層而得到多層甚至單層石墨烯,應用上可再將其直接轉移至所需的基材或將其分散...
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