二維石墨烯具有卓越的光、電、熱和力學等性能，在眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中有巨大的應用前景，被譽為下一代關鍵基礎材料。然而，石墨烯產(chǎn)業(yè)化及應用的瓶頸性問題是如何高效率、規(guī)模化、低成本和環(huán)境友好地制備高質(zhì)量石墨烯產(chǎn)品。

石墨烯是本世紀重點發(fā)展的新興戰(zhàn)略材料之一，具有結構穩(wěn)定、導電性高、韌度高、強度高、比表面積超大等優(yōu)異的物理化學性質(zhì)(表1)，可以大幅度提高復合材料的性能，實現(xiàn)復合材料在航天、特種、半導體以及新一代顯示器等多個傳統(tǒng)領域和戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)領域的重要應用，被譽為下一代關鍵基礎材料。

世界各國高度重視并皆將石墨烯提高到空前高度，投入大量人力、物力和財力搶占這一戰(zhàn)略高地。歐盟委員會將石墨烯列為僅有的兩個“未來新興技術旗艦項目”之一。美國也將石墨烯視為同3D打印技術同等重要的支撐未來科技發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。中國也在《新材料產(chǎn)業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》中明確提出積極開發(fā)石墨烯材料。

1面向應用的石墨烯制備方法

微機械剝離法

Geim等利用氧等離子束先在高定向熱解石墨表面刻蝕出寬20μm～2mm、深5μm的微槽，用光刻膠將其粘到玻璃襯底上進行焙燒，再用透明膠反復地從石墨上剝離出石墨薄片，放入丙酮溶液中超聲振蕩，再將單晶硅片放入丙酮溶劑中，由于范德華力或毛細管力，單層石墨烯會吸附在硅片上，從而成功地制備出單層的石墨烯。

該方法直接從石墨上剝離出少層或者單層石墨烯，簡單易行，不需要苛刻的實驗條件，得到的石墨烯保持著完美的晶體結構，缺陷少，質(zhì)量高。缺點是石墨烯的生產(chǎn)效率極低，僅限于實驗室的基礎研究。

外延生長法

該方法以單晶6H-SiC為原料，利用氫氣刻蝕處理后，再在高真空下通過電子轟擊加熱，除去氧化物。用俄歇電子能譜確定樣品表面的氧化物被完全移除后，在超低真空(1.333×10？8Pa)、高溫(1200～1450℃)條件下，恒溫1～20min，熱分解去除其中的Si，在單晶(0001)面上分解出厚度受溫度控制的石墨烯片。

該方法制備的石墨烯電導率較高，適用于對電性能要求較高的電子器件。主要缺點是該方法會產(chǎn)生難以控制的缺陷以及多晶疇結構，很難獲得長程有序結構，難以制備大面積厚度單一的石墨烯。此外，制備條件苛刻、成本高，要在高壓、真空條件下進行，分離難度大。