Blandar lite torris och en enkel industriell process som massproducerar billigt grafen-nanoskikt av hög kvalitet, forskare i Sydkorea och Case Western Reserve University rapporterar.

Grafen, som är gjord av grafit, samma saker som "bly" i pennor, har hyllats som det viktigaste syntetmaterialet på ett sekel. Ark leder elektricitet bättre än koppar, värme bättre än något känt material, är hårdare än diamanter som ändå sträcker sig.

Forskare världen över spekulerar i att grafen kommer att revolutionera datoranvändning, elektronik och medicin men oförmågan att massproducera blad har blockerat utbredd användning.

En beskrivning av den nya forskningen kommer att publiceras veckan den 26 mars i den tidiga upplagan online Förfaranden från National Academy of Sciences .

Jong-Beom Baek, professor och chef för Interdisciplinary School of Green Energy/Advanced Materials &Devices, Ulsan National Institute of Science and Technology, Ulsan, Sydkorea, ledde ansträngningen.

"Vi har utvecklat en låg kostnad, enklare sätt att massproducera bättre grafenark än nuvarande, allmänt använd metod för syraoxidation, som kräver en tråkig applicering av giftiga kemikalier, " sa Liming Dai, professor i makromolekylär vetenskap och teknik vid Case Western Reserve och medförfattare till uppsatsen.

Här är hur:

Forskare placerade grafit och frusen koldioxid i en kulkvarn, som är en behållare fylld med kulor i rostfritt stål. Kapseln vändes i två dagar och den mekaniska kraften producerade flingor av grafit med kanter som i huvudsak öppnade upp för kemisk interaktion av karboxylsyra som bildades under malningen.

De karboxylerade kanterna gör grafiten löslig i en klass av lösningsmedel som kallas protiska lösningsmedel, som inkluderar vatten och metanol, och en annan klass som kallas polära aprotiska lösningsmedel, som inkluderar dimetylsulfoxid.

När det väl är dispergerat i ett lösningsmedel, flingorna separeras i grafennaonsark med fem eller färre lager.

För att testa om materialet skulle fungera i direkt formning av gjutna föremål för elektroniska applikationer, prover komprimerades till pellets. I en jämförelse, dessa pellets var 688 gånger bättre på att leda elektricitet än pellets som gavs från syraoxidationen av grafit.

Efter att ha värmt pelletsen vid 900 grader Celsius i två timmar, kanterna på de kulkvarnshärledda arken dekarboxylerades, det är, kanterna på nanoarken blev länkade med stark vätebindning till intilliggande ark, kvarvarande sammanhängande. Den komprimerade syraoxidationspelleten krossades under uppvärmning.

För att bilda nanoarkfilmer av grafen med stor yta, en lösning av lösningsmedel och de kantkarboxylerade grafen-nanoskikten gjöts på kiselskivor 3,5 centimeter med 5 centimeter, och värms upp till 900 grader Celsius. På nytt, värmen dekarboxylerade kanterna, som sedan fästes med kanter på angränsande bitar. Forskarna säger att denna process begränsas endast av storleken på skivan. Den elektriska konduktiviteten hos de resulterande storfilmerna, även vid en hög optisk transmittans, var fortfarande mycket högre än deras motsvarigheter från syraoxidationen.

Genom att använda ammoniak eller svaveltrioxid som ersättning för torris och genom att använda olika lösningsmedel, "du kan anpassa kanterna för olika applikationer, "Sa Baek." Du kan anpassa för elektronik, superkondensatorer, metallfria katalysatorer för att ersätta platina i bränsleceller. Du kan anpassa kanterna så att de monteras i tvådimensionella och tredimensionella strukturer. "