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石墨烯是现有材料中厚度最薄、强度最高、导热性最好的新型二维材料，在智能装备、航空航天、能源储存和环境治理等诸多领域应用潜力巨大，是重要的战略新兴材料。记者从复旦大学获悉，该校与新加坡国立大学研究人员合作，通过在石墨烯表面引入极少量可电离含氧官能团，实现高质量石墨烯在水相中的高效率制备，有利于加速石墨烯大规模产业化应用。相关成果近日在线发表于《自然·通讯》杂志。
然而，如何实现高质量石墨烯的高效率、规模化制备，一直是制约其大规模应用的关键难题。理想解决方案是从天然鳞片石墨出发，将其在液相中剥离成石墨烯。
如何克服这些难题？研究人员采用一种非稳定分散的策略，通过在石墨烯表面引入极少量的可电离含氧官能团，实现在极高浓度（５０ｍｇ／ｍＬ）下的快速、高产率剥离，剥离产物９０％以上为单层石墨烯，且晶格缺陷少。剥离过程中，由于表面双电层被压缩，石墨烯以絮凝方式析出形成沉淀，后者即使浓缩至固含量很高的滤饼，室温储存一月后，仍可再次分散于水溶液中形成均匀稳定的石墨烯悬浮液，从而有效解决石墨烯规模化应用中的储存和运输问题。
此外，该方法制备的石墨烯水相浆料表现出良好的流变特性，可直接通过３Ｄ打印制备各种形状的石墨烯气凝胶，从而为石墨烯在储能、环境治理、多功能复合材料等领域的应用开辟了新途径。 |
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