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“鍍金”石墨烯：快速化學(xué)氣相沉積法在金屬薄片上合成石墨烯

2018-09-14 15:27:33 作者：本網(wǎng)整理來源：材料科技在線分享至：

鍍金原是用貴重金屬涂布復(fù)雜文物的過程。古埃及人和中國人用鍍金為其雕塑品鍍上一層金屬薄膜——幾千年來，這些金色雕塑抵御腐蝕、磨損和環(huán)境退化。例如，埃及法老圖坦卡蒙的中、外棺材都是金箔鍍金的，其他許多古代寶藏也大都如此。

Urbana-Champaign 的伊利諾伊大學(xué)機械科學(xué)與工程系助理教授SamehTawfick在一項新的研究中受這一古老工藝的啟發(fā)，在金屬葉片上添加了一層碳原子，即石墨烯，使鍍金的抗磨損性能提高了一倍。

這項研究“石墨烯鍍金：快速化學(xué)氣相沉積法在金屬薄片上合成石墨烯”發(fā)表在《先進功能材料》（Advanced Functional Materials）雜志上。研究人員用單層石墨烯涂覆了金屬鈀的薄葉。

金屬葉或箔作為可升級涂層材料具有許多優(yōu)點，包括它們在大型軋輥中的商業(yè)可用性和相對低的價格。通過將單層石墨烯結(jié)合到葉子上，Tawfick和他的團隊得到了意想不到的好處，包括增強的機械阻力。他們的工作為適建筑物、船體、消費電子產(chǎn)品的金屬表面、小貴重物品或珠寶等大型結(jié)構(gòu)上的防護涂層應(yīng)用提供了有利條件。

“在鈀上添加一層石墨烯原子，使其比單獨的裸葉抗縮進增強了兩倍。”Tawfick說：“從成本的角度來看，這也是非常吸引人的。例如，覆蓋芝加哥硬質(zhì)合金與碳素建筑的鍍金結(jié)構(gòu)所需的石墨烯的量將是針頭的大小。”

此外，研究小組還開發(fā)了一項新技術(shù)，可以在30秒內(nèi)將優(yōu)質(zhì)石墨烯直接生長在150納米薄鈀葉的表面。他們使用的是化學(xué)氣相沉積法，其中金屬葉片在1100°C爐中處理，裸鈀葉充當(dāng)催化劑，可允許氣體快速反應(yīng)。

石墨烯的化學(xué)氣相沉積需要非常高的溫度，它可以使葉子熔化，或者通過稱為固態(tài)除濕的過程使葉子成珠。“MechSE的博士研究生在，該研究的主要作者Kaihao Zhang說：”我們開發(fā)的工藝可足夠快地沉積石墨烯以避免高溫降解，它是可伸縮的，可生產(chǎn)出非常高質(zhì)量的石墨烯。“博士后研究助理CharalamposAndroulidakis和本科生研究助理Chen Mingze也是論文的合著者。他們都是Illinois大學(xué)Tawfick教授動力學(xué)材料研究小組的成員。

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責(zé)任編輯：韓鑫

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