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我院在二维原子晶体方面获得新成果

作者: 时间:2016-01-15 点击数:

近日,自然出版集团旗下Scientific Reports(6: 19313, 2016)刊发了我院在二维原子晶体方面的新成果“不同衬底上室温高速(1分钟)制备单/多层多晶石墨烯的无需转移制造技术”(One-Minute Room-Temperature Transfer-Free Production of Mono- and Few-LayerPolycrystalline Graphene on Various Substrates)。该研究由姜胜林教授(第一作者)和喻研老师(通讯作者)等共同完成。

我院为论文唯一署名单位。该工作的完成得到武钢设计研究院在设备自动化与样品可循环制造方面的大力支持。

基于作者近5年提出和发展的软接触摩擦法(Sci. Rep.3: 2697, 2013;Appl. Phys. Lett.103: 011601, 2013;Appl. Phys. Lett.101: 073113, 2012;Appl. Phys. Lett.101: 023119, 2012),该论文在理论创新、技术突破和工艺改进上取得重要进展。

在理论创新方面,该论文首次将经典黏着磨损理论(Archard定律以及Rabinowicz定律等)引入软接触摩擦机理研究,被审稿人认为“有可能创造了经典摩擦理论与纳米制造技术的一个新交集”(“This paper may create a new intersection of classical friction theory and nano-manufacturing technology”)。

在技术突破方面,该论文提出二次镜面摩擦工艺步骤,取代前期工作中的镜面摩擦工艺步骤,从而突破了软接触摩擦法仅能制备多层(few-layer)多晶石墨烯以及仅能适应柔性聚合物衬底的局限性,实现了单/多层(mono- and few-layer)多晶石墨烯在不同衬底(柔性聚合物以及刚性的玻璃、硅片等)上的直接制备(无需转移环节)。

在工艺改进方面,该论文提出了过程材料摩擦修复环节,由该环节与软接触摩擦环节相结合,构成了全新的循环制造工艺步骤。不仅显著节省了过程材料的消耗,并且使得在单人控制软接触摩擦设备进行流水工作的条件下,平均每个样品从原材料到最终产品仅需约0.5分钟到1分钟的时间。

此外,论文展示了该技术在湿度传感器、电阻应变片、透明导电膜等方面的应用效果;并且成功将该方法便捷地拓展到石墨烯以外其它二维原子晶体(单/多层多晶二硫化钼/钨、单/多层多晶六方氮化硼等)的高效制备中。

相关研究及进一步研究设想得到了国家自然科学基金面上项目(61274115)、国家自然科学基金青年面上项目(51502100)、华中科技大学自主创新基金(2014QNRC001)的支持。

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