高度可扩展的工艺以获得稳定的2-D纳米片分散体

KAIST团队开发的技术允许利用液压动力的特征剪切力大规模生产二维(2-D)纳米材料分散体。

2-D纳米片分散体可直接应用于基于溶液的工艺，以制造用于电子器件以及能量存储和转换的装置。预计它将用于这些具有改进性能的设备中。

关于各种二维纳米材料的大量生产已有大量研究，因为它们在真正的二维时显示出优异的物理和化学特性。

仅有强机械力或化学反应，现有的剥离方法在制造规模增加时制造二维材料有其局限性。他们还面临着高成本和长处理时间的问题。

此外，通过剥离的2-D纳米片具有由于表面能而聚集的趋势。通常，需要有机溶剂或表面活性剂以通过最小化附聚来获得高产率和浓度的2-D材料。

经过几年的研究，化学与生物分子工程系的Do Hyun Kim教授及其团队证实，反应器中的优化剪切为纳米材料的剥离提供了最高的效率。为了提高反应器容量，他们选择流动和分散剂来开发高速，大规模生产工艺，通过用水溶液进行物理剥离来获得2-D 纳米片。

该团队提出了一种基于Taylor-Couette流动的流动反应器，即使在大的反应器容量下也具有高剪切速率和混合效率的优点。

在这项研究中，东国大学 - 首尔的Young-Kyu Han教授进行了从头计算，以选择分散剂。根据他的计算，离子液体即使在很小的浓度下也能稳定和分散二维纳米材料。这种计算可以最大限度地提高去角质效率。

Kangwon国立大学的Bong Gill Choi教授对由此产生的分散体制成的器件进行了评估。该团队使用膜过滤工艺制作柔韧且高导电的二维材料薄膜。然后施加薄膜以产生用于超级电容器装置的电极，其具有非常高的每体积容量。他们还证实了其超级电容器装置的稳定性。

此外，他们将包括石墨烯，二硫化钼(MoS 2)和氮化硼(BN)在内的分散纳米材料应用于喷墨打印机墨水，并在A4纸上实现了微米厚的纳米材料图案。所述石墨烯墨水表明没有附加热处理印刷后没有电特性的损失。

金教授说：“这种用于高速大规模生产纳米材料的新技术可以很容易地应用于各种二维纳米材料。它将加速低光电子，生物传感器和能量存储/转换装置的高效装置的生产。成本。”

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