近日消息，哈爾濱工業(yè)大學(xué)土木學(xué)院青年教師鐘晶課題組與來自國內(nèi)外科研院所、高校的科研人員合作，在石墨烯基宏觀體構(gòu)建與制備方面取得一系列新成果。

其中，針對石墨烯難以大規(guī)模有效定向與致密組裝問題，研究人員提出利用離心澆鑄法在旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的離心力與剪切應(yīng)力實(shí)現(xiàn)二維材料的高效大規(guī)模的高度定向及致密組裝，實(shí)現(xiàn)了對石墨烯薄膜以及石墨烯復(fù)合材料的高效制備。

據(jù)悉，該方法具有很強(qiáng)的通用性，可推廣至氮化硼薄膜、二硫化鉬薄膜以及異質(zhì)結(jié)的高效制備。

筆者了解到，這些二維材料也屬于目前熱門的前沿科技領(lǐng)域，在醫(yī)藥、印刷電子、柔性電子、微電子、存儲器、處理器、超透鏡、太赫茲、超級電容、太陽能電池、防偽標(biāo)簽、量子點(diǎn)、傳感器、半導(dǎo)體制造、NFC、醫(yī)療等方面都有所應(yīng)用。

其中，立方氮化硼膜具有許多優(yōu)異的物理和化學(xué)性質(zhì)，被廣泛應(yīng)用于機(jī)械加工、高溫電子器件、光學(xué)保護(hù)膜、半導(dǎo)體、 散熱板、光電開關(guān)、工具及耐熱耐酸、耐蝕涂層等方面。

二硫化鉬薄膜具備優(yōu)良的光電性能，目前已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。業(yè)內(nèi)表示，石墨烯薄膜如果推廣至二硫化鉬薄膜的制備，將會對二硫化鉬在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用起到推動作用。

相關(guān)專家表示，二硫化鉬與石墨烯具有相似的力學(xué)和電學(xué)性質(zhì)，但在能帶上存在較大的差別，因?yàn)槭�墨烯為零帶隙，而二硫化鉬具有較大的直接帶隙，可以用于制備高效率的紅光發(fā)光器件、光伏器件和光探測器件等，且在發(fā)光器件、高效率的太陽能電池、光探測領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

而異質(zhì)結(jié)是不同半導(dǎo)體形成的結(jié)，包括pn結(jié)，np結(jié)，pp結(jié)和nn結(jié)，能夠促進(jìn)光探測器、光伏器件、LED等電子器件設(shè)計(jì)的革新，讓這些器件具有許多新的功能。

業(yè)內(nèi)表示，當(dāng)前，異質(zhì)結(jié)在納米技術(shù)方面的運(yùn)用將科學(xué)家吸引，但其開發(fā)一直受到復(fù)雜、耗時(shí)、制造工藝等方面的影響。人工制造的方法已經(jīng)無法滿足一些電子器件行業(yè)的生產(chǎn)需求。

在此背景下，各國也在積極探索新方法。例如，不久前日本東京大學(xué)生產(chǎn)技術(shù)研究所的科研團(tuán)隊(duì)開發(fā)出一種自動化機(jī)器人，大幅提升了二維晶體的采集以及組裝成范德華異質(zhì)結(jié)的速度。

據(jù)了解，當(dāng)機(jī)器人將石墨烯薄片組裝成范德華異質(zhì)結(jié)時(shí)，每小時(shí)可以堆疊四層，每層只需要幾分鐘的人工輸入。這也將大大促進(jìn)異質(zhì)結(jié)的生產(chǎn)，提升其在電子器件中的使用，并減少人工操作的繁瑣工序和高成本。

如今，我國在石墨烯基宏觀體構(gòu)建與制備方面取得新成果，將在納米載藥、生物檢測、腫瘤治療、細(xì)胞成像等方面發(fā)揮更多的潛在應(yīng)用，推動醫(yī)療領(lǐng)域的快速發(fā)展。并且將進(jìn)一步推動國內(nèi)氮化硼薄膜、二硫化鉬薄膜以及異質(zhì)結(jié)的高效制備的發(fā)展，對于我國醫(yī)藥、機(jī)械設(shè)備、電子器件等行業(yè)也將是一件值得欣喜的事件。