科学家开发出一种将碳转化为石墨烯或金刚石的新方法

摘要:

据外媒报道,莱斯大学的研究人员已经开发出一种方法,它可以将各种来源的碳直接转化为有用的形式如石墨烯或金刚石。该技术利用电的“闪光”来加热碳并将其转化为由闪光长度决定的最终形式。该技术被称为焦耳热闪蒸技术(FJH),该团队于2020年1月首次描述了这一技术。

电流通过含碳材料然后将其加热到2727°C(4940°F),此时,碳被转化为原始的涡轮层石墨烯薄片。

现在,研究人员已经改进了这个过程来制造其他材料。最初的闪光持续10毫秒,但研究小组发现,通过将持续时间改变为10到500毫秒,它们可以引导碳转化为其他形式。这包括纳米金刚石和“同心碳”,即碳原子在纳米金刚石核心周围形成一个外壳。

为了实现整个过程,有机氟化合物和前体在一开始就被添加到了混合物中。先前的研究表明,氟有助于让碳原子更紧密地结合在一起,并使得纳米钻石可以在较温和的条件下制造--通常需要非常高的压力。

该团队表示,新FJH工艺可以帮助生产这些新形式的散装,这是传统上很难做到的。这包括含氟纳米钻石,它在半导体等电子元件中更有用,但通常需要经过单独的掺杂过程。

这项研究的首席研究员James Tour表示:“在工业中,小钻石长期用于切割工具和电绝缘体。这里的氟化版本提供了改变这些结构的途径。石墨烯需求量很大,而含氟系列石墨烯是新批量生产的。同心壳结构被用作润滑剂添加剂,这种可能为这些地层提供廉价和快速的路径。”

该团队表示,下一步将试验使用其他添加剂如硼、磷和氮。

查看评论
created by ceallan