丝带状的电子设备

从粘性表面撕下的石墨烯层可制成纳米大小的锥形丝带。所获取的知识可用于制作更好的电子设备,比如手机。

石墨烯是一种令物理学家及材料科学家兴奋狂热的相对新型的材料。它是由二维碳原子层组成,具备优异的电子及机械性能。人们普遍希望将来能将石墨烯用于许多电子设备中,这将预示着该技术的新时代,并且由此制成的电子设备将更小、更轻,且比以往更便于携带。不过这种设备也更刚硬,可用于建筑或军事领域。

石墨烯通常可以通过两种方法制成。最原始的及最简单的方法为从多层碳材料(即石墨)的顶部撕下薄片(这种方法被称为Scotch胶带法,因为其中使用了粘性胶带粘下顶层)。麻省理工学院(MIT)及曼彻斯特大学(University of Manchester)的科学家复合简单的实验及一种新式理论模型观察石墨烯层被撕下时出现的变化。现有的建模方法并没有很好地处理这种二维薄膜,比如石墨烯。

Markus Buehler及其同事发现纳米丝带的确切形状取决于他们被剥离的表面粘度,以及表面的层数。他们测量了从表面剥离石墨烯薄膜的角度,发现其大小随表面的粘度及层数的增加而增加。根据他们的结论,科学家现在可预测剥离角度,因此在未来可以确定纳米带的形状。

该团队还发现用来剥离石墨烯的表面的粘度会影响带丝带边缘的粗糙度及形状。丝带边缘的结构对于丝带的导电性能特别重要,并影响其在电子设备中的用途。

通过这项工作能基本了解石墨烯的制备过程。石墨烯在不久的将来将成为电子工业的一个重要组成部分。了解如何控制石墨烯的构成应使得技术人员将石墨烯的生产过程工业化,从而为我们提供更便宜、更小巧以及更优质的日常电子设备元件,比如手机。

有关这一问题的进一步背景信息,可查看Manish Chhowalla教授及Goki Eda博士最近发表的综述文章

M. Buehler et al., Small; DOI: 10.1002/smll.201000097.