看稀奇：用光盘刻录机加工石墨烯
新视野
作为碳材料的一种，石墨烯“最近很忙”，大家都在谈论它和IT——反正，“IT离不开石墨烯”，这是大家都知道了的。事实上，石墨烯很有可能成为蓄电池的电极材料。美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）和日本物质材料研究机构（NIMS）各自开发出了使用石墨烯作为电极，且能量密度与充电电池相当的电容器。两者在制造石墨烯时都开发了独特的方法，让我们来看看稀奇吧！
UCLA：利用CD刻录机搞定石墨烯
UCLA表示，20美元的CD/DVD刻录机（光驱）是制作石墨烯电极的出色“制造装置”（图1）。具体的制造方法如下：将石墨粉末氧化，变成氧化石墨（GO）粉。然后，将它混入水溶液中，均匀涂在薄膜基板上（基板可以是铝箔的，也可以是复印纸）。接下来，将其烘干后贴在CD/DVD光盘上，并放入刻录机中，用刻录CD时使用的波长为788nm的激光进行照射。GO被激光照射后，会被还原并剥离，变成多层石墨烯片重叠的“LSG（laser scribed graphene）”状态，颜色也会由金黄色变成黑色。最后将附有石墨烯的薄膜基板从光盘上剥离下来，便可使用于电容器或充电电池。UCLA用这种方法试制出了面积为1cm2，厚度仅为68μm～82μm的柔性电化学电容器（EC）。
UCLA尝试了多种材料作为这种薄型EC的电解液，包括磷酸、由磷酸与聚乙烯醇树脂混合而成的凝胶状物质、离子液体。而在电解液采用离子液体时，单位体积的最大能量密度达到了1.36kWh/L，单位体积的最大输出功率密度约为20kW/L，性能与薄型锂离子充电电池（的能量密度）以及铝电解电容器（的输出功率密度）相当。
NIMS：添加碳纳米管兼顾高质量和低成本
此前石墨烯电极存在输出功率密度低的问题。主要原因是，GO的还原与剥离不够充分，采用湿法工艺还原的石墨烯片凝聚在一起，导致电极的导电率降低。而UCLA采用的方法是先涂上GO溶液，然后再采用干法工艺进行还原、剥离。可以实现充分的还原和剥离，同时还解决了凝聚问题。另外，还能以更低的成本量产，理由是激光照射法与制造大面积多晶硅的“激光退火法”十分接近。
但问题依旧存在，如果将UCLA制造的EC作为单纯的电容器或充电电池使用并无优势，因为现有的低价产品也能实现同等水平的性能。而日本物质材料研究机构（NIMS）通过在石墨烯中添加CNT（碳纳米管）来制作电极，使输出功率密度与能量密度达到了前所未有的高水平。
NIMS发现，在石墨烯中添加CNT之后，CNT会通过自组织方式自然地进入石墨烯中。这制造了适当的间隙，使电流及离子的密度增加。电极单位重量的输出功率密度达到了58.5kW/kg，单位重量的能量密度达到了62.8Wh/kg，是采用活性炭电极时的10倍！而在采用离子液体作为电解液时，能量密度进一步提高到了155.6Wh/kg！
编辑点评
虽然大家不太懂化工，但经过我们的编译和加工，相信大家从看稀奇的角度也能看懂个大概了吧！
如果要点评什么的话，咱想谈点“题外话”——日本也好、美国也好，之所以强大，其实就是因为基础化学、基础材料学等基础学科方面投入大，能够出成果。中国的很多东西赶不上发达国家，是从根本上落后，也就是说在基础化学、基础材料学等很多“根基”上就落后！千万不要以为这些距离我们很遥远，从水果刀到iPad，从机床到航母，从洗发水到核工业，都和这些基础学科有关。这不仅仅是IT的问题，而是国家核心竞争力的问题。
