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第三届石墨烯及其他二维材料青年学者论坛参会报告(徐伟)

       第三届石墨烯及其他二维材料青年论坛于2015年10月24日-25日于中国科学技术大学报告厅成功举行。我有幸在刘老师、周老师、汪老师的带领下和师兄师姐们参与了此次国内优秀的青年学者报告。此次会议云集了国内高校奋战在石墨烯领域的青年科研学者,他们不仅分享了自己课题组最新的基础科研进展情况,也报告了在面对石墨烯规模化制备方面的一些尝试探索。整个报告过程精彩纷呈,产学研相结合,让我受益匪浅。

       本次报告主要分为以氧化还原石墨烯法、化学气相沉积法石墨烯及其他二维材料的基础研究及应用。

       在氧化还原石墨烯领域,让人眼前一亮的是高超老师的石墨烯膜及花、卷。高超老师本身高分子出身,所以他在如何将石墨烯和高分子的纺丝结合领域做出了漂亮的工作。他得到的连续湿纺石墨烯膜厚度可控,结构规整,均一完美,且可连续制备,可编织。在作为加热膜的应用中也表现出了优异的性能。利用氧化石墨烯制作的花、卷在锂硫电池的应用中也有较好的循环性能。赵扬讲师则通过从单体出发功能组装成、结构调控成石墨烯氧化物,应用于超级电容器、锂离子电池、燃料电池等储能领域。北京化工大学于中振教授则发展了通过同时还原和表面修饰氧化石墨烯,制备了多种导电聚合物纳米复合材料,应用体积排除远离,通过超临界二氧化碳发泡引入微泡孔、或在复合过程中另外添加聚合物和武技颗粒等手段,在低石墨烯含量下赋予聚合物高电导率。于教授在石墨烯与高分子复合材料的方面做出了一系列新颖的材料。通过以上老师的充满创新的报告中,我对材料的结构调控,功能组装有了新的认识。

       在涉及化学气相沉积法制备石墨烯的报告中,对付磊老师和彭海林老师和丁古巧老师的ppt印象深刻。总所周知,现在通常使用固态金属催化基底表面由于过量碳析出,晶界和缺陷位点的不均匀成核,使得均匀石墨烯的制备成为一个巨大的挑战。而付磊通过观察到叶片上的小水珠启迪到是否能用液态金属催化生长均匀高质量石墨烯,因为液态金属催化基底具有准原子级平滑表面,可有效减少基底表面的缺陷和境界,且液态金属具有高溶碳性质及固碳效应。在尝试了很多种熔点较低的液态金属后,最终选定在了镓,用钨作为基底,进行CVD生长,可以循环利用钨。该种方法层数可控,100%覆盖面积,高质量,且不会因为应力而产生裂纹。对于高性能器件的应用有着重大的意义。而北京大学的彭海林老师主要从控制成核点实现二维晶体材料的定点生长这方面介绍。引入某种化学物质钝化铜箔表面使其生长出厘米级的大单晶畴,这对于器件的应用更进了一步。静态CVD生长石墨烯对于规模化制备是一个难题,彭老师制备出了卷对卷方式的CVD设备,可以得到一卷的石墨烯/铜箔,并通过绿色的转移方法转移到PET基底上。付老师和彭老师新的研究思路对于推进未来石墨烯大规模制备上意义重大。而丁老师团队中的谢晓明研究员即将发表在nature materials 上1.5英寸的单晶石墨烯让人大开眼界。目前,文献所报道的最大单晶石墨烯尺寸也不过只有1厘米左右,受到铜箔表面粗糙度以及表面杂质的影响,成核密度居高不下,在生长的过程中一个一个单晶石墨烯会拼接在一起形成连续的薄膜。谢老师通过在铜箔上镀一层镍,利用设备改造单点供气,使得没有碳源气体的地方生长。在调控不同温度及对应的不同尺寸大小的情况下,延长时间生长出了1.5英寸(3厘米)的单晶石墨烯。谢老师这一个创新性的工作会让许多在这一领域奋斗的科研学者赞叹不已。

       通过此次论坛的学习,使得我更深入了解了石墨烯行业的信息,在品质最高的CVD石墨烯制备的方法中,如何在转移过程中减少破损,得到高品质单层石墨烯还有很长的道路要走。因此,作为石墨烯薄膜小组的一员,我应当更加注重平时的知识积累和学习。