基于石墨烯的金刚石与纳米管研究取得进展

　　性能优越的终极散热片或将成为可能，这一切将得益于石墨烯。石墨烯，一种只有一个原子厚度的碳材料，可以作为媒介使得垂直排列的纳米碳管能够生长在任何物质表面。

　　金刚石则也包括在内。美国赖斯大学和本田研究所的科学家们就研究出了这样的金刚石薄膜、石墨烯结构和纳米管结构，该研究发表在《科学》杂志上。

　　该研究重点揭示了石墨烯作为媒介，能够使看似不能用作纳米碳管生长的衬底表面成为可能。而金刚石则恰恰是一个很好的例子。

　　金刚石良好的热传导性能要比铜优越5倍之余;但其可利用的有效表面积却很低。正因为其特性，一个原子厚度的石墨烯就是它所有的表面积。而纳米碳管的结构与之类似，基本上都是石墨烯卷状管。与传统热传导相似，生长在金刚石表面的垂直排列的纳米碳管簇丛也能够很好的散热，而且具有数以百万计的散热片。如此超薄的排列能够极大地为小型微处理器设备节省空间。

　　研究者Ajayan说，围绕这一主题，未来的工作可能还会研究生长在金刚石表面的仿纳米管排列，应用于电子设备领域。石墨烯和金属纳米管也具有良好的传导性;如果能够与金属衬底结合，它们在先进电子设备领域将大显身手。

　　为验证该想法，本田研究所的科研团队利用化学气相沉积法在铜箔上生成多种石墨烯，然后把这些微小的石墨烯薄片移至金刚石、石英和其他金属材料上来进行进一步研究。

　　结果发现，只有单层石墨烯性能良好，特别是波纹状和褶皱状的性能最佳。同时还发现，石墨烯易附着在铁基催化剂颗粒上。研究人员认为，通过阻止催化剂颗粒的聚簇，石墨烯促成了纳米管的生成。

　　Ajayan认为，石墨烯的超薄特性仍有待于商榷。在之前的研究中，赖斯实验室就发现，石墨烯涂覆的物质材料容易受潮，而石墨烯则保护其不受氧化作用。这一点可能是石墨烯研究中的一大亮点，Ajayan称，据此可以在衬底表面加工一层非侵袭涂覆层以此来保护衬底材料。在试验中，石墨烯就很好地保持了催化剂的活性但却阻止其聚簇。

　　试验还发现，石墨烯单碳层在纳米管和金刚石或其他衬底之间能够保持其完整性。像铜箔这种金属衬底的表面，整个混合物就具有高传导性。

　　这种通过石墨烯界面而成的无缝集成，能够为集电器和电化学电池内的活性成分提供低接触电阻，这为研制高效能源设备迈出了重要一步。