金剛石直接催化形成的石墨烯有更高的強度

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近日，上海交通大學機械與動力工程學院沈彬、復旦大學化學系孫正宗的聯合科研團隊，展示了一種直接催化金剛石石墨化的方法，這種方法獲得的石墨烯比傳統石墨烯有更高的強度。相關成果4月22日在線發表于美國化學會的《材料化學》上。

金剛石和石墨烯是碳的同素異形體中研究最充分的。兩者在機械、光學和電學性能方面都很優越，但很少以組合形式一起使用。

此前人們已經報道了由范德沃爾斯力連接的石墨烯-金剛石異質結構。然而，通過共價鍵連接的石墨烯-金剛石雜化異質結構，在應對超硬材料加工和高功率金剛石電子學等高要求挑戰方面，具有獨特的優勢。

在本研究中，聯合團隊展示了一種直接催化金剛石石墨化的方法。使用這種方法，具有共價鍵結合界面的同質石墨烯-金剛石異質結構，可以在金剛石所有表面上不加區分地生長。新合成的石墨烯片從金剛石晶格上無縫地延伸開來。

金剛石直接石墨化。圖片來自論文

進一步研究顯示，這種獨特的共價鍵原子結構，使新產生的石墨烯片產生了前所未有的界面結合強度，大大超過了傳統石墨烯的固有強度。