北大科学家在玻璃表面成功实现石墨烯直接生长

新华社北京11月28日电(记者魏)北京大学的一个研究小组利用化学气相沉积技术优化生长条件，成功实现了石墨烯在玻璃表面的直接生长。有望加快石墨烯材料与玻璃产业的融合，促进石墨烯玻璃的大规模应用。著名的学术期刊《自然材料》最近报道了这项最新研究。

玻璃是传统的建筑材料之一，成本低，透光性好。石墨烯是由碳原子组成的单层片状碳材料，是最薄、最硬、室温下导电性最好的材料，并且具有很强的柔韧性。石墨烯玻璃是石墨烯与玻璃结合而成的一种新型复合材料，它将极大地拓展玻璃的应用空间，引发玻璃工业从大量低附加值应用向经济高附加值应用的革命性变革。

据报道，目前石墨烯玻璃通常是通过液相涂覆或转移获得的。通过这些方法获得的石墨烯薄膜不可避免地存在表面界面污染的问题，从而严重影响石墨烯玻璃的性能。同时，传统的制备方法存在操作复杂、成本高、产率低等问题，难以满足大规模应用的需要。发展一种在玻璃衬底上直接生长石墨烯的新方法是当前相关研究的重要课题。

经过长期研究，北京大学化学与分子工程研究所刘忠范院士领导的研究团队通过精确调节反应气体浓度、生长温度和生长时间，成功克服了玻璃表面催化裂解前驱体能力低和衬底表面碳碎片迁移能力弱的问题，成功实现了耐高温玻璃和普通玻璃上高质量石墨烯薄膜的可控生长。

实验表明，在石墨烯生长条件下，普通玻璃以熔融状态存在，表面均匀各向同性。利用熔融玻璃的这些特性，研究小组实现了尺寸和分布均匀的石墨烯晶片的生长。直接生长法得到的石墨烯玻璃具有玻璃与石墨烯界面接触好、界面无污染等优良特性。

据了解，石墨烯玻璃由于其玻璃的透光性以及石墨烯的导电性、导热性和表面疏水性等优点，在未来可应用于热变色窗、防雾窗和光催化。刘忠范院士表示，他相信石墨烯玻璃在未来会有非常广阔的应用前景，这对玻璃工业和石墨烯材料至关重要。