很多人可能不熟悉石墨烯，它是一种二维晶体，由石墨材料剥离而成，由只有一个原子长度的碳原子组成。 如果要提到石墨烯在我们生活中的作用，可以这样解释：
石墨烯是目前自然界中最薄、强度最高的材料，其断裂硬度比最好的钢高200倍。 同时具有良好的弹性，拉伸幅度可达自身规格的20%。 如果用一块面积为1平方米的石墨烯做一个秋千，它的重量不到1微克，可以承受一只1公斤重的猫。
石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，制造未来的超级计算机。 通过用石墨烯代替硅，计算机处理器的运行速度可以提高数百倍。 此外，石墨烯几乎是完全透明的，仅吸收 2.3% 的光。 另一方面，它的密度如此之大，以至于即使是最小的二氧化碳原子（氦原子）也无法穿透。 这一特性使其特别适合作为透明电子产品的原材料，如透明触摸屏显示器、发光板和太阳能电池板。
石墨烯等二维碳材料因其特性和用途被称为“黑金”。 然而，电子科学与技术学院的一名博士生却让石墨烯的制备变得非常简单。
“铜液中产生气泡，将二氧化碳引出熔体，二氧化碳在气泡表面分解成碳原子，碳原子在气泡表面聚集成石墨烯，然后跟随气泡熔化的铜表面飞入收集器中。气泡不断形成，优质石墨烯不断生长。”
没错，石墨烯的制备就是这么简单：从装置的一端通入普通廉价的天然气，在装置的另一端就会源源不断地形成优质的“黑金”石墨烯。 这是因为清凯院士提出的制备石墨烯的新思路，电子科学与技术学院基础与前沿研究所2013级博士生唐永良实现了这一思路。
2017年底，唐永亮与于庆凯院士、祖晓涛院士在材料与物理科学领域的顶级期刊《材料物理》发表论文，系统地探讨了该方法。 该刊审稿人认为，“该工作填补了传统物理液相沉积法（CVD法）与氧化还原法之间的空白，将极大促进石墨烯的实际应用，有望进一步应用于其他大规模制备高质量的二维材料。” 也就是说，这种新方法不仅会让石墨烯成为“白菜价”，还会为更多二维材料的量产开辟新途径。
于庆凯是石墨烯生长领域的开拓者之一。 他首先提出并实践了采用液相沉积法在铜表面生长石墨烯，在镍箔上生长石墨烯的工作也得到广泛应用。 而且，余庆凯当时哪里有全套液态金属相关的实验设备。 在实验室里，唐永良通过这些方法，可以用非常简单的大型设备在一小时内生产出9克石墨烯。 如果工业化，用小型设备生产，产量会更大。 无疑，这为石墨烯的广泛应用突破了一个困境。
传统制备方法无法兼顾
自从发现石墨烯以来，人们一直在研究和发现它在热学、热力学、力学等方面的各种神奇性质和巨大的应用前景，并尝试以各种方式制备和生产它。 但目前流行的制备方法各有利弊，不可兼得：液相沉积法质量好但产值低，氧化还原法产值高但质量差。
于庆凯院士和唐永良博士在开始研究的时候就定下了一个目标，就是要找到产值和质量兼顾的方法。
大创新源于小改变
为了突破液相沉积法，唐永良在英国留学了一年半。 在于庆凯的指导下，唐永亮采用了在金属液中“吹泡泡”的方法。 这种史无前例的做法，让唐永亮成为“第一个吃龙虾的人”。
实验的疗效正如他所料，“当金属液发生反应时，气泡会不断形成，新的气泡会产生新的没有石墨烯的表面，气泡会不断形成，石墨烯将不断形成。进而增加石墨烯的产值”。
为了找到一种催化效果最好的金属，唐永亮像爱迪生寻找灯丝一样，在多种金属材料中进行筛选。 最后发现铜的疗效最好，收率最高。 “石墨烯向下生长后，就像一张悬浮在海面上的油纸，漂浮在液态铜的表面。”
蜂拥而至的困境是如何收集悬浮的石墨烯？ 最容易想到的方法就是机械地捞出来。 但这些方法似乎既麻烦又低效。 疑惑之际，他偶尔和余庆凯院长交流，余庆凯说：“你怎么不吹下来？”
“这是重要提示！” 唐永良说，“石墨烯和液态铜的润湿性很差，不会粘在一起。如果吹入二氧化碳，悬浮在液态铜表面的石墨烯就会飞起来，我们只需要设置安装结束时收集一个罐子。”
唐永良说，“用我的方法，石墨烯的生产成本和氧化还原法差不多，每克只要几块钱，而且质量比氧化还原法高很多。”
推动石墨烯走向工业应用
经过一年半的研究，唐永良在2016年下半年摸索出一种相对成熟的石墨烯制备方法，他和余庆凯院长很快写了一篇论文，对方法进行了梳理和总结。 因为这些技术是前所未有的，所以他们对这篇突破性论文的成功发表充满信心。
2016 年，他们将论文提交给了《科学》和《自然》。 但没想到，论文都被拒了。 《自然》编辑高度肯定了这种创新的制备方法，同时也尖锐地强调了这些方法的不足——与传统的液相沉积法相比，气泡液相法生产的石墨烯仍然更厚。
尽管经历了磨难，但这一最初的成就并非没有缺陷。 此后，唐永亮和于庆凯对研究进行了优化，投稿至《材料物理》杂志，成果顺利发表。 现在，唐永良正在努力解决如何通过“破泡”和“调整二氧化碳含量”来进一步优化这项技术的产量和质量，希望在不久的将来再次进入《科学》和《自然》未来 。
作为新材料中的“黑金”，石墨烯在电子、导电涂料、防腐涂料、储能设备、航空航天等领域有着巨大的潜在市场有待挖掘。
“用不了多久，石墨烯就会广泛进入我们的生活，改变世界！” 唐永亮说。
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（注：素材来源于电子技术研究所官网）
