石墨烯技術突破逢甲大學量產成功
台灣新聞網記者黃佩婷/臺中報導
2012.05.02
台中逢甲大學教授蔡宜壽的研究團隊,成功地以物理方法結合非化學液相剝離法,可以大量製造單層石墨烯片。
簡單地利用每公斤約新台幣1000元的材料成本即可製造出目前市價每公克11萬新台幣以上的石墨烯片,未來更可降低至每公斤幾千元台幣。
預定五到十年內台灣將會進入石墨烯時代,屆時也將掀起另一次的產業革命。
石墨稀是碳的新形式,由單層原子組成,排列成蜂窩般的格子狀。雖然這種物質在化學上來說相當簡單,但它的強度、導電性與散熱性能特佳。
這是取代半導體晶片的絕佳材料,這也說明了為什麼IBM與英特爾等大廠要花大錢投資在這種只存在微小薄片上的材料。目前工業上,如晶片面板廠商,所普遍製造石墨烯的方法為化學氣相沉積法(CVD),但CVD須具備三種條件才能製備石墨烯,分別為:碳源、生長基板(鎳或銅)和生長條件(壓力、溫度和時間)。
不但生產成本高(1公克11萬元台幣),且經濟效益低。CVD製程的溫度約要1000 ℃左右,雖然已經比天然石墨必須經過 2300 ℃的溫度低很多,但若要工業化生產,耗能還是太高。
2010年諾貝爾物理學獎得主,英國曼徹斯特大學(University of Manchester)物理學家安德烈·海姆(A. K.Geim)和俄國切爾諾戈洛夫卡微電子理工學院(Institute for Microelectronics Technology)的諾沃謝洛夫 (K.S.Novoselov),兩人因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」研究而獲獎。
兩組物理團隊共同合作,首先分離出單層石墨烯。他們將石墨片放置在塑料膠帶中,摺疊膠帶粘住石墨薄片的兩側,撕開膠帶,薄片也隨之一分為二。
不斷重複這一過程,就可以得到越來越薄的石墨薄片,而其中部分樣品僅由一層碳原子構成——石墨烯。通常,石墨烯會隱藏於一大堆石墨殘渣中,很難會如理想一般地緊貼在基板上;所以要找到相當數量的石墨烯,猶如大海撈針。
圖說:逢甲大學蔡宜壽教授傳授如何辨別石墨稀的真假。(台灣新聞網記者黃佩婷/攝)
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