研究人員用家用攪拌機及電子廢料成功製成石墨烯

石墨烯常被譽為「神奇材料」，可用於先進電子產品、電池、感測器及超強複合材料。然而，最新研究顯示，生產這種材料或許未必需要昂貴設備或稀有化學品。愛爾蘭都柏林城市大學（Dublin City University）材料科學助理教授 Conor Boland 於 The Conversation 撰文指，研究團隊利用一部普通廚房攪拌機、自來水、舊報紙及從電子廢棄物中回收的石墨，成功製備出石墨烯。

相關研究已發表於學術期刊 ACS Sustainable Resource Management。

石墨是由無數層碳原子堆疊而成，而單層結構即為石墨烯。石墨常見於電子裝置內部，作為導熱片，協助將熱量從敏感元件帶走。不過，當手提電話或筆記型電腦完成使用週期後，這些材料一般會流入日益龐大的電子廢棄物。Boland 表示，研究人員嘗試為這些被棄置的石墨尋找「第二生命」。

簡化的液相剝離法

實驗採用液相剝離法的簡化版本。研究人員將石墨置於液體中，並透過機械力分離其堆疊的碳層，當中所用的是一般家用攪拌機，而非專業實驗室設備。完成攪拌後，再以普通廚房篩網過濾未完全分解的較大碎片。報紙含有植物纖維中的結構性物質纖維素，研究人員先將舊報紙浸軟並清洗，再攪拌成富含纖維的混合物。當石墨在此溶液中處理時，源自纖維素的物質有助於令已分離的石墨烯薄片保持分散狀態。

將石墨分離成更薄的碳片僅屬部分挑戰，分離後的薄片往往會重新黏合。一般而言，研究人員會使用經過精選的溶劑或化學穩定劑防止這種情況發生。實驗團隊這次測試了更為簡便的替代方案：舊報紙的纖維。結果顯示，這種方法雖然並非完美，但顯著提升了混合物的穩定性。沒有報紙纖維的情況下，處理後的碳材料會在數分鐘內從水中沉澱；加入後，溶液可維持數小時仍可使用，只需簡單搖晃即可重新混合。

研究團隊早前已進行相關實驗，使用鉛筆芯、自來水、肥皂、廚房電器及咖啡濾紙等材料製備石墨烯。今次研究進一步探討設備及原料能否同樣來自廉價或廢棄來源。大部分實驗採用市售石墨導熱材料，因為單部智能手機所含石墨數量有限。研究人員亦拆解一部棄置手機，從中回收足夠石墨，證實真實的電子廢棄物同樣可被處理成更薄的碳片。

研究的應用潛力

研究人員並無建議以廚房攪拌機取代工業級石墨烯生產線，但這項工作為早期研究提供了一個門檻更低、更易普及的模式。學校、社區實驗室及規模較小的研究機構或可使用廉價材料進行初步處理，再借助大學或共享設施進行先進的特性分析。這項研究同時為循環材料科學提供了一個值得深思的例子。昨日的報紙與被棄置的電子產品，有望為明日科技所探索的材料出一分力。實驗中最精密的環節，並非製造石墨烯，而是證明攪拌機確實已達到效果。