材料百态

作者段跃初

2025 年 1 月 9 日，一则令人振奋的消息从中北大学传出，该校孙友谊教授团队在石墨烯制备领域取得了重大突破，其成果发表于国际知名刊物《自然·通讯》上，为这一前沿研究领域注入了新的活力，也让我们对石墨烯的未来应用有了更多的期待。

孙友谊教授长期致力于材料科学的研究，在二维材料领域深耕不辍，积累了丰富的经验和深厚的学术造诣。他所带领的团队此次在石墨烯制备方法上的创新，犹如在科研的道路上开辟了一条新的通途。

石墨烯，拥有超高的强度、优异的导电性和导热性等一系列独特的物理性质，在电子、能源、生物医学等众多领域都展现出了巨大的应用潜力。然而，长期以来，其制备方法一直是制约其大规模应用的关键瓶颈。

传统的氧化还原法虽然是工业化生产的主要途径，但却存在着流程复杂、会引入较多缺陷等问题；机械剥离法虽然能获得高质量的石墨烯，可产率却不尽人意。在此背景下，中北大学孙友谊教授团队的研究成果为石墨烯的制备带来了新的曙光。

他们所采用的气泡辅助—液相机械剥离法，巧妙地利用了胶体化学体积排斥作用。通过在石墨层间原位产生气泡，成功地扩大了石墨层之间的间距，摆脱了传统强酸强氧化扩层的复杂且有弊端的机制，极大地减少了石墨片层之间的物理范德华力。这样一来，在液相机械剪切作用力下，石墨便能高效地实现剥离，制备出高质量的石墨烯。

这种新方法具有诸多显著优势。其制备工艺流程简单，使得石墨烯的生产更加高效便捷；结构可控性和批次稳定性良好，保证了产品质量的一致性和可靠性；更为重要的是，制备过程中使用的强酸强氧化剂大幅减少，产生的废水也相应减少，真正实现了绿色环保。同时，制备出的石墨烯成本低、缺陷少、结构完整性好，这些优点使得石墨烯能够更好地保持其优异特性，从而为其在更多领域的应用打开了大门。

从电子领域来看，高质量的石墨烯有望进一步提升电子器件的性能，如制造出更高速、更节能的芯片；在能源领域，可应用于电池电极材料，提高电池的充放电效率和使用寿命；在生物医学方面，或许能为新型药物载体和生物传感器的研发提供有力支持。

在我看来，这一石墨烯制备新方法的出现，无疑是材料科学领域的一个重大突破。它不仅为石墨烯的产业化发展提供了坚实的技术支撑，而且也为其他二维纳米片状材料的制备提供了宝贵的借鉴经验。随着研究的不断深入和完善，相信石墨烯将在更多领域大放异彩，推动整个科技产业的升级和变革，为人类的生活和社会的发展带来更多的惊喜和进步。

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