近日，美國萊斯大學研究人員在《自然》上報道，他們可以將從食物殘渣到汽車舊輪胎的任何含碳固體轉化成石墨烯。如今，從高強度塑料到柔性電子產品，由石墨烯制成的材料使用范圍十分廣泛。現有技術只能生產極少量的“完美”石墨烯，而在實驗室里，這種新方法已經可以每天生產出幾克近乎原始的石墨烯，研究人員現在正在擴大其產能至每天數公斤。

石墨烯的碳原子薄片像六角細鐵絲網一樣排列，其強度比鋼高，導電、導熱性能優于銅，可作為防止金屬生銹的不透水屏障。但是，自2004年被發現以來，高質量石墨烯無論單層還是多層的工業規模制造和提純都價格不菲。對于制造發光二極管等小型器件來說，這不成問題，但對于大批量應用而言，則成本太高。而高產量的生產方法，如從大塊礦物石墨中剝離石墨烯，則會產生多達50層的石墨烯片，這對大多數應用來說并不理想。

2014年，萊斯大學化學家James Tour和同事發現，可以用激光擊破一種叫做炭黑的無定形碳，從而制造出一種只有幾層厚的純石墨烯。短暫的脈沖將碳加熱到3000開爾文以上，使碳原子間的鍵斷裂。當碳冷卻后，它會聚合成最穩定的結構——石墨烯。但這種方法制備的石墨烯仍然很少，并且要消耗大量能量。

兩年前，Tour的研究生Luong Xuan Duy注意到，其他研究者通過電擊一種材料，制造出了金屬納米顆粒，同時產生了同樣短暫的熱沖擊波。

“我想知道是否可以用它來加熱碳源并產生石墨烯。”Duy說。

他在一個透明的玻璃瓶中放入一小塊炭黑，并用400伏特的電壓轟擊了約200毫秒。一開始他得到了無用的東西，但稍作調整之后，他成功獲得了一個明亮的黃白色閃光，這表明瓶內的溫度達到3000開爾文左右。化學檢測表明，他制備出了石墨烯。

這是一種理想的能夠大批量使用的石墨烯。當碳原子凝聚形成石墨烯時，它們并未像在石墨中那樣有規律地堆積，而是成為一種渦輪態堆疊——石墨烯層以各種角度相互交錯的石墨烯材料。當在水或其他溶劑中時，渦輪態堆疊的石墨烯的每一層都能與加入的任何復合材料相互作用。

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https://doi.org/10.1038/s41586-020-1938-0

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