石墨烯制備與真空冷凍干燥機

碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩(wěn)定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因“在二維石墨烯材料的開創(chuàng)性實驗”為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。
石墨烯既是zui薄的材料，也是zui強韌的材料，斷裂強度比的鋼材還要高200倍。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。它是目前自然界zui薄、強度zui高的材料，如果用一塊面積1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克可以承受一只一千克的貓。
石墨烯目前zui有潛力的應用是成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級計算機。用石墨烯取代硅，計算機處理器的運行速度將會快數(shù)百倍。
石墨烯的合成方法主要有兩種：機械方法和化學方法。機械方法包括微機械分離法、取向附生法和加熱SiC的方法 ； 化學方法是化學還原法與化學解離法。
化學還原法是將氧化石墨與水以1 mg/mL的 比例混合， 用超聲波振蕩至溶液清晰無顆粒狀物質(zhì)，加入適量肼在100℃回流24 h ，產(chǎn)生黑色顆粒狀沉淀，過濾、干燥得石墨烯。Sasha Stankovich 等利用化學分散法制得厚度為1 nm左右的石墨烯，干燥成為制備成敗的主要因素。
普通干燥法成本低但是有以下問題：團聚、水分殘留、收縮、研磨困難。

鐘罩式真空冷凍干燥機這類型凍干機占地面積小、使用簡單多用于科研階段微量干燥。
此設備在石墨烯的冷凍干燥過程主要有以下問題：預凍在低溫冰箱、液氮、冷阱，然后升華干燥得到的產(chǎn)品都有些許差異，其主要原因是影響冷凍干燥的主要因素預凍溫度、預凍速率此類型設備無法調(diào)控，冷凍干燥過程不可控。
此類型凍干機至今經(jīng)歷了三次改進，目前的產(chǎn)品：觸摸屏控制、液晶顯示冷阱溫度、樣品溫度、真空度，凍干過程的曲線可以用U盤提取并在PC端瀏覽、打印等操作。此項功能為科研者調(diào)整凍干工藝得到*的凍干工藝頗為重要。以上也是目前市場上這類產(chǎn)品價格層次不齊的主要原因。

方艙原位凍干機
這類型真空冷凍干燥機是基于鐘罩式的升級產(chǎn)品，主要優(yōu)勢預凍、干燥在原位進行，凍干過程工藝參數(shù)可以自由設定。
此設備目前在石墨烯生產(chǎn)企業(yè)應用非常廣泛，影響冷凍干燥工藝的主要因素：預凍溫度、預凍速率、升華溫度、升華速率、階段真空度控制、升華階段的退火處理等等均可自由調(diào)控，通過此設備對同一產(chǎn)品進行幾次凍干工藝的優(yōu)化得到*工藝參數(shù)，用時zui短、能耗zui低、產(chǎn)品合格率zui高，在現(xiàn)代化市場經(jīng)濟的大環(huán)境下也可以使企業(yè)獨樹一幟。