石墨烯（Graphene）是一種由碳原子構成的單層片狀結構的新材料，是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料，是已知的世上最薄、最堅硬的納米材料。石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。但是石墨烯的大規模工業制備一直是世界性難題。最近浙江大學高分子系實驗室取得了這方面的一個重要突破，通過使用新型的鐵系氧化劑取代傳統氧化劑，實現了快速、低成本、無污染制備石墨烯的新技術，有望解決這種材料的大規模工業化生產難題。
 

浙江大學高分子系教授高超展示了一種類似咖啡粉的褐色粉末
 

　　“生產實驗數據顯示，用新方法在1個小時之內，就能做出這樣的單層氧化石墨烯，未來有望在工業領域大規模應用。”浙江大學高分子系教授高超說，并在一個裝滿了瓶瓶罐罐的實驗室中展示了一種類似咖啡粉的褐色粉末。

　　《自然-通訊》雜志日前發表了一篇由高超教授課題組完成的石墨烯制備研究成果。該成果避開現有石墨烯制備方法的諸多缺陷，突破了傳統氧化石墨烯制備方法，找到了一條低成本制備單層石墨烯的“綠色”路線。
 

石墨烯是一種由單層碳原子構成的類似正六角形的“蜂窩狀”薄片。
20萬片石墨烯加在一起，才相當于人類的一根頭發絲粗細。
 

　　石墨烯是一種由單層碳原子構成的類似正六角形的“蜂窩狀”薄片。“20萬片石墨烯加在一起，才相當于人類的一根頭發絲粗細。”高超教授解釋說，此前碳的這種二維結構形式一直存在于科學家的猜想中，卻一直難以實現，其中的關鍵性難題就是如何把石墨分層到極薄的薄片。

　　2004年，英國曼徹斯特大學的海姆和諾沃肖洛夫最終制成了厚度只有0.335納米的石墨烯，這是世界上第一次得到單層石墨烯，兩人也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。目前，由兩人提出的膠帶紙粘貼法演化而來的機械剝離法已成為實驗室制備石墨烯的一種常用方法。然而，該方法局限性十分明顯，制成的是不同層數的石墨烯混合物，難以大規模制備單層石墨烯。

　　在高超教授看來，石墨烯若要真正實現應用，有三個關鍵問題需要解決：原料、材料和器件。原料就是石墨烯，尤其是單層石墨烯；材料是石墨烯原料組裝成的宏觀材料；器件就是把材料做成有功能的裝備。“宏觀材料問題已經基本解決了，最根本的原料問題仍然處于探索之中。”他說。

　　經過多年探索，該研究團隊終于發現了一種新型、廉價、無毒的鐵系氧化劑，取代了沿用半個多世紀的氯系、錳系氧化劑，使石墨烯制備過程快、成本低、無污染，適用于工業化大規模制備?！蹲匀?通訊》審稿人評價：“該方法對石墨烯未來的進一步應用具有重要意義。”
 

浙江大學實驗室制備的石墨烯材料樣本
 

　　關于新的石墨烯生成技術，高超教授解釋說，鐵氧化劑分子的“奔跑”速度非?？欤梢韵裥ㄗ右粯?，快速穿插進入石墨內部，使其快速分層。“在此過程中，還會產生氧氣，這些氣體會幫助其‘頂’開層層石墨，使制備速度加快。”他說。