代尔夫特理工大学 这张图片显示了多层石墨烯在液体中被剪切的分子动力学模拟
信用:洛伦佐·博托 石墨烯以其显著的电子、机械和热性能而闻名，但是高质量石墨烯的工业生产非常具有挑战性
代尔夫特理工大学(荷兰代尔夫特大学)的一个研究小组现已开发出一种数学模型，可用于指导这些超薄碳层的大规模生产
这些发现发表在本周的《化学物理杂志》上
“我们的模型是第一个给出当石墨烯是由普通石墨使用高能流体混合制成时，在微观和纳米尺度上发生的详细视图，”博士说
洛伦佐·博托，英国代尔夫特大学过程与能源系研究员
“该模型将有助于大规模生产工艺的设计，为石墨烯在从储能设备到生物医学的商业应用中的应用铺平道路
" 石墨和石墨烯 石墨烯可以由石墨制成，石墨是纯碳的结晶形式，广泛用于铅笔和润滑剂等
构成石墨的层被称为石墨烯，由排列成六边形结构的碳原子组成
这些极薄的碳层具有显著的电学、机械、光学和热学性质
单层石墨烯比同等厚度的最坚固的钢强100倍
它导热和导电效率极高，几乎是透明的
石墨烯本质上也非常便宜，如果可以开发大量生产它的可扩展方法的话
在过去的十年里，石墨烯作为一种候选材料在电子、能量产生和存储以及生物医学等领域的应用引起了广泛的关注
在不久的将来，房子里的铜线可能会被石墨烯电缆取代，研究人员设想使用石墨烯作为主要构件的全碳电池
然而，以工业规模和低成本制造高质量石墨烯仍然是一个挑战
代尔夫特大学开发的一种新的理论和计算模型解决了这一挑战
石墨烯的生产 从石墨生产石墨烯的最有前途的技术之一是所谓的液相剥离
在这种技术中，石墨在液体环境中被剪切，直到石墨烯层从主体材料上分离
液体使石墨烯层缓慢分离，这对于获得高质量的石墨烯很重要
该工艺已经在实验室成功生产了石墨烯，并在试错的基础上进行了大规模生产
它有潜力以工业规模生产成吨的材料
然而，为了增加石墨烯生产的规模，研究人员需要知道使剥离有效工作而不损坏石墨烯片的工艺参数
由杜德夫特博士领导的研究小组
洛伦佐·博托现在已经开发了第一个严格推导和验证的数学模型来确定这些参数
该模型可以嵌入到大规模工业过程优化软件中，或者由从业者用来选择处理参数
“剥离过程很难建模，”博托解释说
石墨烯层之间的粘附不容易量化，液体施加在石墨上的流体动力敏感地取决于表面性质和几何形状
“团队成员凯瑟琳·卡迈勒(Catherine Kamal)和西蒙·格拉维尔(Simone Gravelle)开发并测试了分子动力学模拟模型，并证明了它的准确性
该模型成功的关键是包括液体推压石墨表面的液体循环滑移，以及石墨烯边缘的流体力
博托说，“该模型为在任何规模上更好地控制该技术奠定了基础
我们希望这将为石墨烯的大规模生产铺平道路，用于各种有用的应用
流体力可用于以市场应用所需的规模生产和加工石墨烯
然而，为了达到市场准备状态，我们需要控制质量和流程
通过揭示潜在的流体力学原理，我旨在对我们大规模生产二维碳纳米材料的能力产生深远的影响
"
来源：由phyica.com整理转载自PH，转载请保留出处和链接！
