基于石墨烯的金剛石與納米管研究取得進展

　　性能優越的終極散熱片或將成為可能，這一切將得益于石墨烯。石墨烯，一種只有一個原子厚度的碳材料，可以作為媒介使得垂直排列的納米碳管能夠生長在任何物質表面。

　　金剛石則也包括在內。美國賴斯大學和本田研究所的科學家們就研究出了這樣的金剛石薄膜、石墨烯結構和納米管結構，該研究發表在《科學》雜志上。

　　該研究重點揭示了石墨烯作為媒介，能夠使看似不能用作納米碳管生長的襯底表面成為可能。而金剛石則恰恰是一個很好的例子。

　　金剛石良好的熱傳導性能要比銅優越5倍之余;但其可利用的有效表面積卻很低。正因為其特性，一個原子厚度的石墨烯就是它所有的表面積。而納米碳管的結構與之類似，基本上都是石墨烯卷狀管。與傳統熱傳導相似，生長在金剛石表面的垂直排列的納米碳管簇叢也能夠很好的散熱，而且具有數以百萬計的散熱片。如此超薄的排列能夠極大地為小型微處理器設備節省空間。

　　研究者Ajayan說，圍繞這一主題，未來的工作可能還會研究生長在金剛石表面的仿納米管排列，應用于電子設備領域。石墨烯和金屬納米管也具有良好的傳導性;如果能夠與金屬襯底結合，它們在先進電子設備領域將大顯身手。

　　為驗證該想法，本田研究所的科研團隊利用化學氣相沉積法在銅箔上生成多種石墨烯，然后把這些微小的石墨烯薄片移至金剛石、石英和其他金屬材料上來進行進一步研究。

　　結果發現，只有單層石墨烯性能良好，特別是波紋狀和褶皺狀的性能最佳。同時還發現，石墨烯易附著在鐵基催化劑顆粒上。研究人員認為，通過阻止催化劑顆粒的聚簇，石墨烯促成了納米管的生成。

　　Ajayan認為，石墨烯的超薄特性仍有待于商榷。在之前的研究中，賴斯實驗室就發現，石墨烯涂覆的物質材料容易受潮，而石墨烯則保護其不受氧化作用。這一點可能是石墨烯研究中的一大亮點，Ajayan稱，據此可以在襯底表面加工一層非侵襲涂覆層以此來保護襯底材料。在試驗中，石墨烯就很好地保持了催化劑的活性但卻阻止其聚簇。

　　試驗還發現，石墨烯單碳層在納米管和金剛石或其他襯底之間能夠保持其完整性。像銅箔這種金屬襯底的表面，整個混合物就具有高傳導性。

　　這種通過石墨烯界面而成的無縫集成，能夠為集電器和電化學電池內的活性成分提供低接觸電阻，這為研制高效能源設備邁出了重要一步。