北京大学化学与分子工程学院彭海琳教授

xinji

北大彭海琳教授&刘忠范院士Adv. Mater.综述：走向CVD石墨烯薄膜的规模制备

石墨烯具有高机械强度、热和电子传导能力，并且对所有气体都不渗透，因此其在高性能电子器件、保护涂层和阻隔薄膜等领域具有极大的应用前景。以可接受成本批量制备大面积、高质量石墨烯是实现石墨烯工业规模应用的先决条件，目前诸如机械剥离、液体剥离、SiC上外延生长和化学气相沉积（CVD）等方法已经被开发出来生产具有多种形状、不同尺寸的石墨烯。其中，尽管CVD方法制得的石墨烯展现出最佳的综合性能，也仍然存在晶界、点缺陷和褶皱等结构缺陷，这些问题在石墨烯规模化生产过程中愈加明显。因此，将实验室规模的研究和工业规模的石墨烯薄膜制备紧密联系起来是十分必要的。

近日，Adv. Mater. 在线刊登了北京大学彭海琳教授与刘忠范院士发表的题为“Toward Mass Production of CVD Graphene Films”的综述文章，集中阐述了基于CVD方法的石墨烯薄膜大规模生产的研究现状与未来发展方向。论文第一作者为北京大学博士研究生邓兵，通讯作者为彭海琳教授和刘忠范院士。首先简要介绍了CVD方法制备石墨烯的基本原理，然后详细分析了控制石墨烯质量的工程原理，包括制程、设备以及关键参数等，最后还讨论了石墨烯薄膜的大面积均一性和快速表征方法。此外，该综述中还指出了石墨烯规模化生产所面临的挑战。

质量控制对于石墨烯的大规模生产十分重要，为了实现未来石墨烯薄膜的实际应用，其大面积同质性和批次间重现性是必须要解决的问题。基于CVD方法在金属基底上生长的石墨烯薄膜具有优异的可扩展性和可控性。在本综述中，作者着重讨论了CVD方法规模化制备石墨烯薄膜的重要影响因素，包括制程、工业规模设备和关键参数。同时，也指出石墨烯薄膜的商业化过程是一个综合的、复杂的过程。尽管近年来，CVD法制备石墨烯薄膜得到了较为深入的科学界和工业界的研究，石墨烯的大规模生产仍处于一个初期阶段，而且，在找到石墨烯薄膜的杀手锏式应用之前，扩大石墨烯薄膜生产规模需要保持谨慎。

文献链接：Toward Mass Production of CVD Graphene Films (Adv. Mater. 2018, DOI: 10.1002/adma.201800996)