制备的石墨烯粉末。（来源：Mohammad Choucair）

石墨烯虽然只有一个碳原子层厚，但是其强度却非常之高。寻找一种合适的方式—且非常经济—来利用它却是一个非常大的挑战。

长期以来，科学家们都为石墨烯可能带来的革命性技术兴奋不已，甚至认为其本身就是一项技术。石墨烯是迄今为止最理想的导电体和导热体，其超薄的表面使得其成为最理想的下一代电子产品材料。

2010年的诺贝尔物理奖被授予Konstantin Novoselov和Andre Geim，以表彰其在石墨烯电子特性方面的开创性贡献。随之而来的是关于石墨烯用于电子显示屏和电路的大量宣传，这两个领域是众多技术的基础，因而石墨烯具有非常广泛的影响。

如何制备石墨烯

为了满足应用的要求，石墨烯需要实现工业化生产，以获得大型薄膜。石墨烯可以有两条道路可以选择：作为电子元件或作为主要技术。但是以上方向又非常狭隘，因为这仅仅关注其在电子领域的潜在商业应用。考虑到纳米材料的发展过程，对于石墨烯商业化的需求也是一个非常巨大的挑战。因此，尽管对石墨烯充满期待，但是由于其非常难于制备，因此石墨烯还未有广泛的用途。

让化学方法一展身手

2009年Mohammad Choucair首先开发了采用化学方法实现了工业化生产石墨烯的技术。在石墨烯广泛应用的未来，化学方法扮演着不可或缺的角色。通过化学反应，我们能制备成克或者成千克的石墨烯纳米片。

Mohammad Choucair的研究激励着全球的研究人员努力开发一种更加有效的方法来制备石墨烯。和现有技术相比，这些尝试都显得不拘一格、独辟蹊径、创新不断。Mohammad Choucair课题组经过尝试，发现了一种廉价制备石墨烯粉末的方法，这是目前研究人员努力达到的目标。这一发展克服了物理学时代忽略的一个关键问题：从本质上讲，石墨烯是一种表面材料。在表面处的界面就是化学家表演的舞台。

为了能在石墨烯表面大做文章，需要的表面积越大越好，如今我们已经有了很多的石墨烯，而且获得大量石墨烯的方式非常简单— 无论是从天然石墨上剥离或者在试验中采用化学方法制备皆可行。化学法制备的石墨烯具有相对更大的表面积，有利于化学反应的进行。

不黏的石墨烯

在改变石墨烯化学结构的同时保留其卓越的物理特性是非常困难的，这是因为这里有一个显著的矛盾—石墨烯表面的稳定性非常好。分子（例如储能金属和气体）没有附着在石墨烯表面。想象一下，如果你放在桌子上的每一件东西都往下掉，那么这张桌子也没有什么用处。当对石墨烯的化学改性集中于在表面附着一些分子时，会限制石墨烯的纳米技术的利用，例如下一代的电池、太阳能膜和燃料电池等。

获取硼基材料

Mohammad Choucair及其同事通过直接附着硼簇到石墨烯表面的方法制备了一种新的石墨烯复合材料。该方法的关键在于使用石墨烯内稳定的共轭网捕获高活性的硼簇。复合这类化学品会带来全新的材料性能，例如功能性和分层组织的响应能力的改进。例如，这种材料如今可以用于与生物分子接触、在太阳能电池中用于吸收太阳光、在金属中可用于储存氢能。

这项工作为了解大规模生产后的石墨烯的功能提供一种深入的见解。如今我们可以在石墨烯上进行其他的化学反应，从而促进其他以石墨烯为基础的技术的发展。我们也将范围拓展到了纳米尺度，并开始寻找新的方法来开发具有卓越性能的新材料。

新材料在线编译整理 —— 翻译：杨超