石墨烯粉体未解之谜——单层多层篇

这是一个无法回避的问题,这是一个普通人就能让石墨烯专家「闭口不谈」「闪烁其词」的问题,这是一个让国家标准建立频频遇到阻碍的问题。究竟是什么原因呢,今天我将带大家走进这个话题,希望引起大家的共鸣和思考。

首先我要明确一下几点:

1. 这里讨论的石墨烯是指粉体,粉体自然干燥状态,没有附著在基材上,不是CVD法制备的膜。

2. 这里只是用SEM观看石墨烯粉体的形貌,不涉及其他表征方法。

3. 这里对单层、多层无褒贬之意,大家各有不同用处,不想引起门派之争。但是,大家可以知道为什么有「单层,多层」,「百分之多少是单层」这种说法了。

4. 为了说明方便,这里采用了「单层石墨烯」,「多层石墨烯」这种不太规范的说法,大家明白意思即可。

下面就是四组石墨烯的对比。每组石墨烯两张图。

图1. 这是单层石墨烯状态,图片区域内都是单层的石墨烯,薄纱装。石墨烯微片没有规则的形状。下图是上图的放大,这是一片形状相对比较规矩的石墨烯。

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图2. 这个也是石墨烯,相比图1来说,微片层次较多,显得很乱。但是微片之间并没有粘在一起。而且可以看出来石墨烯微片「横竖」排列都有。

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图3. 这个是团聚了的石墨烯,相比图2来说,可以看到大量的微片都粘在了一起,形成了类似石墨的结构。下图是上图的放大,可以看到还是有少量单层结构。这就是为什么有的石墨烯产品说百分之多少是单层,多层了(配合TEM或者AFM)。国内能做到这个水平的都已经很少了。

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图4. 左图很有意思,里面大大小小很多,有的是单层的,有的是多层的,甚至都是块状的了。是在剥离过程中形成的。下图是放大图,细节看的更清楚。这种石墨烯做防腐特别好。但是会让涂料力学强度降低。

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结论:采用SEM这种测试方法,可以看出来石墨烯微观状态的不同。而微观状态的差异决定了石墨烯的应用范围。


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