最初发布于 《自然》 新闻博客
不要在家里尝试。真的，不要：它几乎肯定不会成功，而且之后你的厨房搅拌机就不能再用来做食物了。但是，今天发表的一篇研究论文的补充信息中，隐藏着一个家庭配方，用于生产大量干净的石墨烯薄片。
这种碳薄片是世界上最薄、最强的材料，具有导电性和柔韧性；并且有望改变从触摸屏显示器到水处理的一切。许多研究人员，包括都柏林圣三一学院的乔纳森·科尔曼，一直在寻找制造大量高质量石墨烯薄片的方法。
在《自然·材料》上，由科尔曼领导的团队（以及英国公司托马斯·斯旺资助）描述了他们如何使用一台高功率（400瓦）厨房搅拌机，加入半升水、10-25毫升洗涤剂和20-50克石墨粉（在铅笔芯中发现）。他们将机器打开10-30分钟。该团队报告的结果是：大量微米级大小的石墨烯薄片，悬浮在水中。
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科尔曼匆忙补充说，该配方涉及表面活性剂和石墨的微妙平衡，他尚未披露（这个障碍阻止了我尝试它；他正在准备一份详细的厨房配方，以便日后发表）。而且在他的实验室里，还使用了离心机、电子显微镜和光谱仪来分离出石墨烯并测试结果。事实上，厨房搅拌机的配方是作为一种噱头在研究后期添加的——主要工作是首先用工业搅拌机完成的（如图所示）。
尽管如此，他说，这个例子表明了他的新方法在工业规模上制造石墨烯是多么的简单。托马斯·斯旺已经将该（已获专利的）工艺扩大到一个试验工厂，并且商业总监安迪·古德温表示，希望到今年年底，每天能够生产一公斤石墨烯，以干燥粉末和液体分散液的形式出售，可以将其喷涂到其他材料上。
英国剑桥大学的石墨烯专家安德烈·费拉里说：“这是朝着廉价且可扩展的大规模生产迈出的重要一步。”“该材料的质量接近文献中最好的，但生产率显然高出数百倍。”
这些薄片的质量不如2010年诺贝尔化学奖得主、曼彻斯特大学的安德烈·盖姆和科斯蒂亚·诺沃肖洛夫使用透明胶带从石墨上剥离单层薄片而闻名的方法。它们也不如如今各公司通过气相生长逐个原子生长出的米级石墨烯薄片那么大。但在高端电子应用之外，较小的薄片就足够了——真正的问题是如何大量生产它们。
虽然每年已经生产数百吨石墨烯——你也可以很容易地在网上买到一些——但它们的质量参差不齐。商店里的许多薄片都充满了缺陷或被化学物质覆盖，影响了它们的导电性和其他性能，并且有几十层或几百层厚。“大多数公司都在卖一些我甚至不称之为石墨烯的东西，”科尔曼说。
搅拌机技术产生的薄片平均只有四五层厚，但显然没有缺陷——这意味着高导电性。科尔曼认为，搅拌机在液体中产生足够的剪切力，可以将碳原子片从石墨块中分离出来（“就像从一副牌中抽出牌一样”，他解释道）。
厨房搅拌机并不是生产质量相当高的石墨烯薄片的唯一方法。费拉里仍然认为，在某些情况下，使用超声波撕裂石墨可以提供更好的材料。来自德国美因茨马克斯·普朗克聚合物研究所的冯新良说，他最近在《美国化学会杂志》上发表的论文报告了一种通过电化学方法以更高速率生产更高质量、更少层数石墨烯的方法。（科尔曼指出，托马斯·斯旺公司已经将这项技术发展到了论文中报道的范围之外。）
至于应用，“石墨烯市场不是一刀切的”，科尔曼说，但研究人员报告说，他们正在测试将其作为太阳能电池和电池中的电极材料。他认为，这些薄片也可以作为填料添加到塑料饮料瓶中——它们的强度提高可以减少所需的塑料量，并且它们阻挡氧气和二氧化碳等气体分子的能力可以保持饮料的保质期。
在另一种完全不同的应用中，添加到橡胶中的少量物质会产生一个带，其导电性会随着拉伸而变化——换句话说，就是一个灵敏的应变传感器。托马斯·斯旺公司的商业经理安迪·古德温提到了柔性、低成本的电子显示器；石墨烯薄片也被建议用于海水淡化厂，甚至是避孕套。
在每种情况下，碳薄片是否真的优于其他选择还有待证明——但大规模生产的新发现意味着我们很快就会找到答案。目前，许多公司正在竞争不同的市场领域，但科尔曼预测，随着少数生产技术占据主导地位，这种情况将会逐渐减少。“现在有很多公司在生产和销售石墨烯：五年后，将会少得多，”他说。