牛利團(tuán)隊(duì)利用微波能量輔助，同時(shí)輔以有機(jī)小分子插層劑，在石墨片層間通過微波逐漸滲透插層劑，使石墨烯片層逐漸剝離?！斑@項(xiàng)技術(shù)方法無需經(jīng)過石墨烯氧化階段，不僅可以直接制得高度還原性的石墨烯材料，還可以低成本、大批量制備高品質(zhì)的石墨烯材料。”

當(dāng)前，國(guó)際上制備石墨烯薄膜多采用昂貴的cvd（化學(xué)氣相沉積）方法，牛利團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這種方法很難控制薄膜的厚度，特別是難以進(jìn)行復(fù)雜的圖案化設(shè)計(jì)。另外，化學(xué)還原劑無論是液態(tài)還是氣相的，都會(huì)導(dǎo)致二次化學(xué)試劑的使用。

“我們采用電化學(xué)技術(shù)，僅僅通過界面的電子轉(zhuǎn)移過程，就可以控制石墨烯氧化物在界面的電化學(xué)還原沉積程度，這種方法技術(shù)簡(jiǎn)單、成本低廉、綠色環(huán)保，同時(shí)結(jié)構(gòu)厚度、性狀可控?！迸＠f。

牛利團(tuán)隊(duì)還探索了新型石墨烯及其雜化材料在電極界面修飾、分析傳感及其他相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用。

目標(biāo)驅(qū)動(dòng)

他們?cè)O(shè)計(jì)制備了石墨烯片層、薄膜和石墨烯雜化材料，并進(jìn)一步探索了石墨烯及其雜化材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)特征和反應(yīng)機(jī)理，將石墨烯及其雜化材料應(yīng)用在傳感分析、復(fù)合材料以及能源環(huán)境領(lǐng)域。

“作為工業(yè)技術(shù)，石墨烯要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，仍有許多未能克服的困難?！迸＠赋?，盡管國(guó)際上已經(jīng)發(fā)布一些研究結(jié)果，將石墨烯用于電池電極材料、電容器器件構(gòu)造、力學(xué)增強(qiáng)材料、導(dǎo)熱薄膜等應(yīng)用領(lǐng)域中，但這些領(lǐng)域的研究還有諸多的科學(xué)及工程技術(shù)問題亟待解決。

因?yàn)槭┑闹苽浞绞侥壳霸诩夹g(shù)上還存在缺陷，通過實(shí)驗(yàn)室內(nèi)研制的石墨烯成本居高不下。曾有研究人員計(jì)算出目前的石墨烯價(jià)格高達(dá)5000元/克，比黃金還貴十幾倍。

圍繞化學(xué)制備石墨烯材料，低成本、大批量制備高品質(zhì)石墨烯是個(gè)值得關(guān)注的技術(shù)問題。圍繞微電子學(xué)及器件領(lǐng)域，科研人員還需要解決如何降低器件材料的制備成本、提高器件結(jié)構(gòu)的均一性，如何將微觀操作及納米構(gòu)造技術(shù)用于石墨烯器件中等問題。

目前在石墨烯材料的一些應(yīng)用領(lǐng)域，如儲(chǔ)能器件、導(dǎo)熱材料、透明薄膜等方面，雖然已經(jīng)有圍繞需求的、具有應(yīng)用前景的研究工作報(bào)道，但由于缺乏明顯的直接應(yīng)用領(lǐng)域及工程技術(shù)方法的結(jié)合應(yīng)用，導(dǎo)致研究工作與應(yīng)用需求還存在一定的距離。

牛利告訴記者：“將基礎(chǔ)研究與工程技術(shù)方法有機(jī)結(jié)合，特別是與應(yīng)用目標(biāo)驅(qū)動(dòng)結(jié)合，將會(huì)使石墨烯材料研究成果更好地投入到實(shí)際應(yīng)用中?！?/p>