第354章 第一个发明(1 / 1)

夜色渐浓,宿舍里的日光灯发出轻微的嗡嗡声。

林凡站在书桌前,面前整齐排列着几个烧杯、玻璃棒、一台小型电子秤,以及几瓶从实验室借来的化学试剂。他动作熟练得不像一个大二学生——称量、混合、搅拌,每一个步骤都精确而迅速。

“凡哥,你这是要搞化学实验?”张浩从上铺探出头,好奇地看着,“咱们宿舍楼可不让弄这些吧?”

“不会产生危险气体,也不会爆炸。”林凡头也不抬,“只是简单的溶液制备。”

他确实在遵守宿舍管理规定。这些试剂都是基础化学品:硝酸钠、高锰酸钾、双氧水,还有一小瓶浓硫酸——这是最难借到的,但陈景云教授特批了,条件是必须在通风橱里操作。林凡去理科楼的公共实验室完成了浓硫酸的稀释,现在使用的是已经稀释好的稀硫酸溶液。

石墨烯的制备方法有很多种,在这个世界的2010年,最主流的是“氧化还原法”:先用强氧化剂将石墨氧化成氧化石墨烯,再通过还原得到石墨烯。但这种方法制备的石墨烯缺陷多,导电性差。

林凡要用的方法更先进——至少在原来的世界,这要到2015年左右才被广泛采用。

“液相剥离法。”

他轻声自语,将称量好的石墨粉加入混合溶液中。石墨粉很便宜,是从学校的材料实验室拿的,纯度99.9%,足够了。

关键在溶液配方。

林凡回忆着另一个世界帝国科学院材料研究所的成果:特定的表面活性剂与有机溶剂的组合,可以在液相中通过超声处理直接剥离出高质量的石墨烯片层,不需要强氧化剂,保持了石墨烯完整的晶格结构,导电性自然更好。

问题是,这个世界的表面活性剂种类有限。

他尝试了几种组合:十二烷基苯磺酸钠、吐温-80、还有从洗涤剂中提取的……效果都不理想。

直到他加入了一点维生素C。

准确说,是抗坏血酸。

“凡哥,你这瓶瓶罐罐的,到底在做什么啊?”张浩忍不住爬下床,凑近看。

“一种新材料。”林凡简短地回答。

他将混合溶液转移到超声波清洗器中——这是他从物理实验室借的,说要做“材料分散实验”。打开开关,40kHz的超声波在溶液中产生空化效应,剧烈的微射流冲击着石墨颗粒。

时间一分一秒过去。

半小时后,林凡关闭超声波清洗器。溶液变成了均匀的灰黑色悬浊液。

他取出一小滴,滴在玻璃片上,用实验室借来的简易光学显微镜观察——倍数不够,看不清纳米结构,但能看到悬浮的微小颗粒分布均匀。

“成了?”

林凡心里也没底。他需要更精确的检测设备,但那些都需要在专业实验室里进行。

他取出准备好的铜箔——这是从电子工程实验室拿的废料,铜箔表面光滑平整。用胶头滴管吸取少量悬浊液,均匀涂覆在铜箔表面,然后用实验室的小型加热台在80℃下干燥。

等待干燥的过程中,林凡在笔记本上快速记录:

“配方:石墨粉0.1g,十二烷基苯磺酸钠0.05g,抗坏血酸0.02g,NMP溶液50mL,去离子水10mL。超声处理30min。”

“预期:单层或少层石墨烯悬浊液。”

“问题:NMP(N-甲基吡咯烷酮)毒性较大,需寻找替代溶剂。”

干燥后的铜箔表面覆盖着一层薄薄的灰色膜。林凡小心地将其揭下——很薄,几乎透明,但韧性不错。

接下来是最关键的测试:导电性。

他从抽屉里拿出一个简易的测试装置:一节9V电池,一个电流表,两根导线,夹子是自己用回形针改装的。

将石墨烯薄膜夹在两个电极之间。

接通电路。

电流表的指针猛地跳动,指向一个超出预期的数值。

林凡调整了量程,重新测试。

他反复测试了三次,每次数值都稳定在同一水平。然后他取出一片实验室常用的导电铜箔作为对照,同样条件下测试。

比值大约是……120:1。

石墨烯薄膜的导电性是铜箔的120倍左右。

林凡深呼吸,关闭电路。

成功了。

虽然只是初步的、小规模的制备,虽然还需要更多的验证和优化,但基本原理和方向是正确的。这个方法制备的石墨烯,导电性确实远超现有的任何导电材料。

更重要的是——这个过程是可重复、可量产的。

没有使用昂贵的气相沉积设备,没有复杂的真空环境,只需要简单的化学试剂和超声处理。原料成本低廉,工艺简单,非常适合工业化生产。

宿舍门突然被敲响。

张浩打开门,是楼下的宿管阿姨。

“林凡在吗?楼下有人找,说是物理系的教授。”

陈景云教授?这么晚?

林凡迅速收拾好实验器材,将石墨烯薄膜小心地夹在笔记本中,下了楼。

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