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石墨烯制备取得新成果,将推动医药等领域的发展

近日消息,哈尔滨工业大学土木学院青年教师钟晶课题组与来自国内外科研院所、高校的科研人员合作,在石墨烯基宏观体构建与制备方面取得一系列新成果。

其中,针对石墨烯难以大规模有效定向与致密组装问题,研究人员提出利用离心浇铸法在旋转过程中产生的离心力与剪切应力实现二维材料的高效大规模的高度定向及致密组装,实现了对石墨烯薄膜以及石墨烯复合材料的高效制备。

据悉,该方法具有很强的通用性,可推广至氮化硼薄膜、二硫化钼薄膜以及异质结的高效制备。

笔者了解到,这些二维材料也属于目前热门的前沿科技领域,在医药、印刷电子、柔性电子、微电子、存储器、处理器、超透镜、太赫兹、超级电容、太阳能电池、防伪标签、量子点、传感器、半导体制造、NFC、医疗等方面都有所应用。

其中,立方氮化硼膜具有许多优异的物理和化学性质,被广泛应用于机械加工、高温电子器件、光学保护膜、半导体、 散热板、光电开关、工具及耐热耐酸、耐蚀涂层等方面。

二硫化钼薄膜具备优良的光电性能,目前已经成为研究热点。业内表示,石墨烯薄膜如果推广至二硫化钼薄膜的制备,将会对二硫化钼在半导体领域的应用起到推动作用。

相关专家表示,二硫化钼与石墨烯具有相似的力学和电学性质,但在能带上存在较大的差别,因为石墨烯为零带隙,而二硫化钼具有较大的直接带隙,可以用于制备高效率的红光发光器件、光伏器件和光探测器件等,且在发光器件、高效率的太阳能电池、光探测领域具有广阔的应用前景。

而异质结是不同半导体形成的结,包括pn结,np结,pp结和nn结,能够促进光探测器、光伏器件、LED等电子器件设计的革新,让这些器件具有许多新的功能。

业内表示,当前,异质结在纳米技术方面的运用将科学家吸引,但其开发一直受到复杂、耗时、制造工艺等方面的影响。人工制造的方法已经无法满足一些电子器件行业的生产需求。

在此背景下,各国也在积极探索新方法。例如,不久前日本东京大学生产技术研究所的科研团队开发出一种自动化机器人,大幅提升了二维晶体的采集以及组装成范德华异质结的速度。

据了解,当机器人将石墨烯薄片组装成范德华异质结时,每小时可以堆叠四层,每层只需要几分钟的人工输入。这也将大大促进异质结的生产,提升其在电子器件中的使用,并减少人工操作的繁琐工序和高成本。

如今,我国在石墨烯基宏观体构建与制备方面取得新成果,将在纳米载药、生物检测、肿瘤治疗、细胞成像等方面发挥更多的潜在应用,推动医疗领域的快速发展。并且将进一步推动国内氮化硼薄膜、二硫化钼薄膜以及异质结的高效制备的发展,对于我国医药、机械设备、电子器件等行业也将是一件值得欣喜的事件。

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