研究人员开发出基于水介质的少层石墨烯层选择性剥离新方法

韩国Edmayim公司（一家专注于可扩展先进碳技术研发的材料企业）的研究人员宣布，成功开发出基于层间膨胀后受控离心分离的实用可扩展石墨烯剥离技术，可实现少层石墨烯的可重复分级分离。该工艺采用水介质剥离路径，无需化学氧化剂，具有环境友好特性。

基于离心分离的分级过程，展示了剥离石墨烯在3000至10000转/分钟不同转速下呈现的层数依赖性沉降行为。

该方法融合了基于水介质物理过程的层间张力辅助剥离技术（通过削弱层间耦合实现剥离），以及基于离心分离的分级技术（利用层数依赖的质量与流体动力学特性）。通过调节离心参数，可获得清晰可复现的沉降窗口，每个窗口对应由不同层数主导的石墨烯组分，其结构差异源于内在特性而非随机聚合或碎裂。

高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）与快速傅里叶变换（FFT）分析证实，所得材料具有延伸连续的六方石墨烯晶格，呈现清晰的六重对称性并保持晶体序列——这是层间耦合减弱的少层石墨烯区域特征。结合衍射特征，其未出现与致密堆叠石墨相关的强对比度，证实了层间有效解耦与剥离至少层（约5层）石墨烯的成功。

与传统化学气相沉积（CVD）生长或非可控剥离工艺不同，该方法兼具结构质量、层级选择性和可扩展性，克服了转移缺陷、污染及异质层混合等局限。它直接解决了石墨烯制造的两大关键瓶颈：实现可控的少层石墨烯分离而非无序混合，并采用符合批量化工业生产的物理分离原理。

采用水基环保剥离工艺进一步降低了化学复杂性和环境负荷，显著提升了工业可行性，这对向半导体封装、热管理层及先进存储架构的下游集成至关重要。总体而言，层间膨胀结合可控离心技术实现了具有完整晶体质量的多层石墨烯可重复生产，使该方法成为连接实验室验证与实际石墨烯制造的切实可行且具有产业意义的桥梁。