“镀金”石墨烯：快速化学气相沉积法在金属薄片上合成石墨烯

镀金原是用贵重金属涂布复杂文物的过程。古埃及人和中国人用镀金为其雕塑品镀上一层金属薄膜——几千年来，这些金色雕塑抵御腐蚀、磨损和环境退化。例如，埃及法老图坦卡蒙的中、外棺材都是金箔镀金的，其他许多古代宝藏也大都如此。

Urbana-Champaign 的伊利诺伊大学机械科学与工程系助理教授SamehTawfick在一项新的研究中受这一古老工艺的启发，在金属叶片上添加了一层碳原子，即石墨烯，使镀金的抗磨损性能提高了一倍。

这项研究“石墨烯镀金：快速化学气相沉积法在金属薄片上合成石墨烯”发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）杂志上。研究人员用单层石墨烯涂覆了金属钯的薄叶。

金属叶或箔作为可升级涂层材料具有许多优点，包括它们在大型轧辊中的商业可用性和相对低的价格。通过将单层石墨烯结合到叶子上，Tawfick和他的团队得到了意想不到的好处，包括增强的机械阻力。他们的工作为适建筑物、船体、消费电子产品的金属表面、小贵重物品或珠宝等大型结构上的防护涂层应用提供了有利条件。

“在钯上添加一层石墨烯原子，使其比单独的裸叶抗缩进增强了两倍。”Tawfick说：“从成本的角度来看，这也是非常吸引人的。例如，覆盖芝加哥硬质合金与碳素建筑的镀金结构所需的石墨烯的量将是针头的大小。”

此外，研究小组还开发了一项新技术，可以在30秒内将优质石墨烯直接生长在150纳米薄钯叶的表面。他们使用的是化学气相沉积法，其中金属叶片在1100°C炉中处理，裸钯叶充当催化剂，可允许气体快速反应。

石墨烯的化学气相沉积需要非常高的温度，它可以使叶子熔化，或者通过称为固态除湿的过程使叶子成珠。”MechSE的博士研究生在，该研究的主要作者Kaihao Zhang说：“我们开发的工艺可足够快地沉积石墨烯以避免高温降解，它是可伸缩的，可生产出非常高质量的石墨烯。”