合成纯石墨烯，一种“奇迹材料”

在土中形成的，比钢更坚固，比人的头发还要细。这些比较并不是描述一个新的超级英雄。他们描述了石墨烯，这种物质被一些专家称为“人类最令人惊异和多才多艺的”。

康州大学化学教授Doug Adamson发现了这种物质的原始形式的制造廉价的方式，这是比钢，比人类头发更强。（Peter Morenus /康摄）SMT贴片加工

康州大学化学教授Doug Adamson，在康州大学的材料科学研究所高分子计划的成员，已经获得专利的去角质这神奇的材料在其纯粹的独一无二的过程（氧化）的形式，以及制造业创新的石墨烯纳米复合材料，在各种应用中具有潜在的用途。

如果你认为石墨像一副扑克牌，那么每一张牌都是一片石墨烯。石墨烯是由六边形晶格中的一层碳原子构成的，它是一种二维晶体，其强度至少是钢的100倍。由石墨烯制成的Aerogels是人类已知的最轻的材料，而石墨烯片是最薄的，只有一个原子厚，大约是人类头发的一百万倍。石墨烯的导热性和导电性比铜还要高，电荷量最小。

由于这些独特的性质，石墨烯自2004首次从石墨中分离出来以来，一直是学术界和工业界的研究热点。自那时以来，已经发表了10000多篇学术文章。但这些出版物，只有Adamson的讨论在其原始形式制造石墨烯的专利工艺。

其他人所说的“石墨烯”通常是经过化学或热还原的氧化石墨烯。在石墨烯氧化物的氧提供了一种化学处理，使石墨烯更容易的工作，但将它添加到纯净的石墨烯的降低了材料的机械，热，和未改性石墨烯就像亚当森产生电性能比较。

这也大大增加了制造材料的成本。氧化石墨需要添加昂贵的危险化学品，如无水硫酸钾氧化，其次是一个漫长的系列操作分离纯化产品，称为化学检查。Adamson的过程不需要在其原始形式的任何额外的步骤或化学品生产石墨烯。

“创新和技术落后，我们的材料是我们用热力学驱动的方式堆叠石墨联合国为其组成的石墨烯的能力，然后安排那些布成一个连续的、导电的、三维结构”Adamson说。“我们的方法简单，形成鲜明对比的是，目前的技术用于鳞片石墨，依靠积极的氧化或高能搅拌或超声–声能分开长时间–粒子的应用。和我们的过程一样简单，没有人报告过。我们证明了它的有效性。”

不久后，由研究生Steve Woltornist最初的实验表明，一些不同寻常的事情发生了，Adamson与老搭档Andrey Dobrynin来自阿克伦大学，曾帮助理解驱动剥落的热力学。他们的工作已经发表在美国化学学会的同行评审期刊ACS纳米。

一个明显的特征，像许多–石墨烯不溶–在Adamson的发现内心的障碍。由于它不溶于液体中，Adamson和他的团队将石墨在水油界面，在石墨烯片自发的传播覆盖接口，降低系统的能量。石墨烯片被捕获在界面上作为单个重叠的薄片，然后可以用交联的聚合物或塑料固定在适当的位置。

亚当森开始探索剥离石墨烯石墨2010从空军授予合成导热复合材料的方法。随后在2012，美国国家科学基金会资助了探索性研究（渴望）奖的早期概念赠款。此后他还被授予120万美元从设计材料革新和工程师我们的未来计划和50000美元从UConn的火花技术商业化基金项目国家自然科学基金。

“Adamson博士的工作不只是UConn的能力超群，而且他们的研究现实世界的应用潜力，”Radenka Maric说，在康涅狄格和康州大学健康研究副总裁。“大学致力于项目，如星火，使教师能够考虑他们的工作更广泛的影响，创造产品或服务，将有利于社会和国家的经济。”

用于海水淡化的石墨烯；

而稳定的石墨烯复合材料领域无数的潜在用途不同的飞机，电子，生物技术，亚当森选择向他的技术提高苦咸水的淡化标准方法。他的火花的资助，他正在开发一种装置，用石墨烯纳米复合材料将盐从水的过程称为电容去离子，或CDI。

CDI依靠廉价的高表面积多孔电极从水中除去盐。CDI过程中有两个循环：一个吸附阶段，从水中除去溶解的盐，另一个解吸阶段，吸附的盐从电极释放，要么停止或逆转电极上的电荷。

许多材料被用来制造电极，但是没有一种材料被证明是大规模商业化的可行材料。Adamson和他的行业合作伙伴相信他的简单，价格低廉，和强大的物质可能是最后的一个主要途径带来的CDI技术市场。

“我们正在开发的产品将是一种廉价的石墨烯材料，具有优化的性能作为一个电极，将能够取代更昂贵，目前使用的CDI低效率的材料，”Michael Reeve说，Adamson的一个合作伙伴和一个资深的各种成功的公司。

团队形成一家名为二维材料的技术，他们已经申请了小企业创新研究资助继续亚当森的技术商业化。最终，他们希望加入UConn的技术孵化项目，促进他们的观念向市场。