制備優質的石墨烯材料如同編織布匹，科研人員要在這種由六角形蜂窩狀排列的碳原子組成的單原子薄膜上“精工細作”，同時還要保證高質量實屬不易。石墨烯的優異性能源于其完美的結構，一旦結構遭到破壞，哪怕是非常小的破壞，也會導致其各項性能大幅下降。因此，有缺陷的石墨烯很難用于制備晶體管等高端精密產品。但如“粗布破絮”般不完美的石墨烯在去污環保、凈化環境等方面，卻蘊含著極大的潛力。

不再擔憂石油泄漏

    提及2010年美國墨西哥灣原油泄漏事件，恐怕現在還令人心有余悸。當時讓人頭疼又無奈的是，海水油污清除作業效果不佳，遏制不了漏油對海洋生態造成的危害。

    兩年后，國際著名期刊《先進材料》和《先進功能材料》先后報道了一種具有超高效吸附特性的石墨烯基吸附材料。該材料可用于清理海上原油泄漏、化學品污染，所吸附污染物最高可達其自身質量的800多倍，并且可循環使用20多次。美國在線等媒體認為，這種石墨烯海綿結構有可能成為石墨烯的第一種產業化應用，在化工和環保方面具有巨大應用前景。

    科技日報記者采訪了這項研究的帶頭人、東南大學—FEI納皮米示范中心主任孫立濤教授。他表示，他們專門使用破絮般的石墨烯材料做成多孔的海綿狀結構，通過多種方法實現其微觀結構的調控，以此來優化石墨烯海綿的吸附性能和力學性能。經研究，他們首次發現石墨烯海綿具有超高效吸附特性，并將其不吸水卻可以吸附油等有機物的特性，成功用于快速清除海上漏油，實現了油水高效分離。另外，將石墨烯與商用海綿牢固結合，可得到具有較強機械強度的石墨烯基復合海綿。該海綿與負壓系統結合，可實現連續油水分離，大大提高分離效率，降低使用成本。

    由殘缺石墨烯片組裝而成的石墨烯海綿容納空間大，孔隙率高，整個海綿里石墨烯材料只占不到1%的體積，而且可以回收利用。為進一步降低材料成本，他們還以廢棉花或廢紙作為前軀體，制備出了碳氣凝膠。經測試，其對各種有機液體的吸附及循環使用效果都不錯，并已實現試生產。

有望成為除霾利器

    目前，在一些防霧霾口罩和空氣凈化器中起關鍵作用的濾料，大多依靠靜電原理吸附PM2.5。但遇到水汽或口鼻中呼出的霧氣時，這些靜電作用就會減弱甚至消失，從而降低了阻滯PM2.5的效果，使得這些濾料失效。

    石墨烯具有超高的比表面積和優異的化學穩定性，在空氣凈化上具有極大潛力。傳統的濾材很難通過現有工藝制備出超小的孔徑。孫立濤在采訪中告訴記者，他的研究團隊將氧化石墨烯與傳統濾材結合，首次成功制備出了能高效除霾的氧化石墨烯基濾材。由于該濾材對PM2.5的去除純屬物理阻隔，因此不受水汽影響，具有長期的穩定性。

    另外，有缺陷的石墨烯骨架很薄且存在大量孔洞，因此，由其組裝而成的多孔濾膜，內部孔道交錯縱橫，這樣可以保證濾材在孔徑大于2.5微米時，依然能有效地截留PM2.5，同時保證了濾材較低的呼吸阻力，解決了多數防霧霾口罩呼吸不暢的問題。