韩国浦项工科大学利用钢铁废弃物质合成石墨烯

一座钢铁厂每年产生45万吨煤焦油沥青（coal tar pitch)，就在日前，这种副产物已经化身为强度高、热传导性好的“梦之材料”——石墨烯，从而制造电子元件，这种方法备受业界瞩目。仅用1吨数十万韩元的资源，就可以合成高附加值材料，这种新技术不仅可以利用副产物开拓新市场，也堪称一项环保型技术。

韩国浦项工科大学（POSTECH）新材料工程系李泰宇（音译）教授团队本月12日对外发布称，将炼铁过程产生的煤焦油沥青作为原料，开发出一项可以直接合成电子元件基板上石墨烯的工艺。

该项研究成果已经发表于Nature出版集团旗下的科学期刊《科学报告》(Scientific·Reports)。

该项技术可以在电子元件基板上指定的部位形成大片石墨烯，实现大面积、大批量、最优化生产，同时利用钢铁产品生产过程中产生的副产物，因而兼具环保性和经济性。

石墨烯合成方法中最为普遍使用的就是化学气相沉积法，不仅使用了易爆气体，而且在大量生产石墨烯的工艺较为复杂，在生产过程中，石墨烯容易出现破损，质量较低。

研究小组为了改善这一方法，选择了安全性高、爆炸性低的固态煤焦油沥青，这种价格低廉的原料作为合成石墨烯的碳素原料已经备受关注。尽管目前已经采用煤焦油沥青合成其他碳素物质，但尚无利用煤焦油沥青制造石墨烯薄膜的先例。

研究小组通过溶液工艺合成煤焦油沥青薄膜，模块化的石墨烯直接合成在电子元件基板上。

煤焦油沥青每吨的交易价格约为40万韩元，在4英寸基板上合成石墨烯所需的煤焦油沥青量仅为1g，鉴于同等大小的石墨烯在市面上销售价格在10万韩元以上，有望产生巨大的高附加值。

研究小组认为，该工艺不仅可以实现低价批量生产，在电子元件上也不会形成质量低下的石墨烯。

值得一提的是，该技术在石墨烯相关的纳米电子工程学领域还可以确保世界领先的竞争力，通过与韩国国内技术相结合，有望产生可观的协同效应。

李泰宇（音译）教授解释称，利用低廉的固态废弃物替代爆炸性气体原料，在电子元件上形成大面积石墨烯，这种简便的方法在产业界备受关注，截止2025年每年有望产生20万亿韩元的效益，有助于石墨烯产业的快速发展。

另一方面，该研究得到了韩国未来创造科学部推进的“纳米基础软电子研究团队”和浦项制铁的大力支持。