科學家開發出一種將碳轉化為石墨烯或金剛石的新方法

據外媒報道,

萊斯大學的研究人員已經開發出一種方法,它可以將各種來源的碳直接轉化為有用的形式如石墨烯或金剛石。

該技術利用電的“閃光”來加熱碳並將其轉化為由閃光長度決定的最終形式。該技術被稱為焦耳熱閃蒸技術(FJH),該團隊於2020年1月首次描述了這一技術。

電流透過含碳材料然後將其加熱到2727°C(4940°F),此時,碳被轉化為原始的渦輪層石墨烯薄片。

現在,研究人員已經改進了這個過程來製造其他材料。最初的閃光持續10毫秒,但研究小組發現,透過將持續時間改變為10到500毫秒,它們可以引導碳轉化為其他形式。這包括奈米金剛石和“同心碳”,即碳原子在奈米金剛石核心周圍形成一個外殼。

科學家開發出一種將碳轉化為石墨烯或金剛石的新方法

為了實現整個過程,有機氟化合物和前體在一開始就被新增到了混合物中。先前的研究表明,氟有助於讓碳原子更緊密地結合在一起,並使得奈米鑽石可以在較溫和的條件下製造——通常需要非常高的壓力。

該團隊表示,新FJH工藝可以幫助生產這些新形式的散裝,這是傳統上很難做到的。這包括含氟奈米鑽石,它在半導體等電子元件中更有用,但通常需要經過單獨的摻雜過程。

這項研究的首席研究員James Tour表示:“在工業中,小鑽石長期用於切割工具和電絕緣體。這裡的氟化版本提供了改變這些結構的途徑。石墨烯需求量很大,而含氟系列石墨烯是新批次生產的。同心殼結構被用作潤滑劑新增劑,這種可能為這些地層提供廉價和快速的路徑。”

科學家開發出一種將碳轉化為石墨烯或金剛石的新方法

該團隊表示,下一步將試驗使用其他新增劑如硼、磷和氮。