基于等离子体的新技术设计使石墨烯产量提高了22%以上

比钻石硬，比钢强，像橡胶一样柔软，比铝轻。这些只是石墨烯的一些特性。尽管近年来这种材料在科学界引起了极大的兴趣，但仍然没有足够廉价和可持续的方法在工业规模上进行高质量的制造

科尔多瓦大学（UCO）的一个研究小组刚刚在《化学工程杂志》上发表了一个新的原型，该原型可能正是朝着这种材料的大规模生产迈出的一大步，该材料于2004年首次合成，六年后负责人获得了诺贝尔奖

这项新的技术设计已经注册为专利，并基于该团队之前的一项专利，将石墨烯的产量提高了22%以上，该工艺保持了用该技术合成的石墨烯的高质量

这项工作基于等离子体技术，这是一种部分电离的气体，通常被称为物质的第四种状态。虽然有自然等离子体，如闪电和北极光，但它们也可以在实验室中人工产生

该研究的主要作者Francisco Javier Morales强调，它的一大优势是“它是一种高能介质，能够非常容易地分解有机分子。”具体来说，该团队使用这种等离子体炬分解乙醇并重新排列分子的碳原子，从而产生了石墨烯

尽管这种石墨烯合成工艺已经受到该小组专利的保护，但该研究的创新之处在于，由于该工艺的能量优化，石墨烯产量大幅增加

正如该团队的首席研究员Rocío Rincón所解释的那样，该团队之前的研究表明，近43%的能量被消耗并浪费。这是一个清楚的例子，说明了在科学中，一个发现如何导致另一个发现，应用研究是建立在基础研究的基础上的

为了避免这种宝贵的能量损失，研究小组在等离子体周围建造了一个法拉第笼，这是一种充当电磁屏蔽的金属网，类似于微波用于将系统与外界隔离的金属网。通过这种方式，根据研究结果，虽然之前每分钟和每瓦产生4.3毫克石墨烯，但使用这种最大限度地利用等离子体能量的新屏蔽，在相同的时间和功率下产生了5.2毫克石墨烯

该研究由科尔多瓦大学等离子体创新实验室研究小组与能源与环境化学研究所（IQUEMA）合作进行，该研究所部分负责评估所生产石墨烯的质量 More information: F.J. Morales-Calero et al, Increasing the production of high-quality graphene nanosheet powder: The impact of electromagnetic shielding of the reaction chamber on the TIAGO torch plasma approach, Chemical Engineering Journal (2024). DOI: 10.1016/j.cej.2024.155088

Journal information: Chemical Engineering Journal