超臨界二氧化碳（SC-CO?）是指在臨界溫度（31.1℃）和臨界壓力（7.38MPa）以上存在的特殊流體狀態(tài)，兼具氣體與液體的雙重特性。

一、物理性質(zhì)?

1.?高擴(kuò)散性與低黏度?

?擴(kuò)散系數(shù)?為液體的100倍，傳質(zhì)效率顯著提升，適用于快速萃取和反應(yīng)過程。

?黏度接近氣體?（約為液體的1%），流動(dòng)阻力極小，可大幅降低能耗。

2.?密度與溶解能力?

?密度接近液體?（0.448 g/cm3），賦予其強(qiáng)溶解能力，可高效萃取脂溶性物質(zhì)（如咖啡因、香料）。

?溶解能力可調(diào)控?：通過調(diào)節(jié)壓力或溫度改變密度，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同極性物質(zhì)的靶向分離。

?二、化學(xué)與環(huán)境特性?

1.?惰性與穩(wěn)定性?

化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不易燃且無毒，適用于食品、醫(yī)藥等敏感領(lǐng)域。

2.?環(huán)保優(yōu)勢(shì)?

全程無有機(jī)溶劑殘留，廢棄物僅為CO?（可回收循環(huán)），能耗比傳統(tǒng)方法降低60%。

三、制備石墨烯

超臨界二氧化碳（SC-CO?）剝離法制備石墨烯是一種兼顧環(huán)保性與可控性的新興技術(shù)。

1.工作原理：物化協(xié)同剝離機(jī)制

1）?超臨界CO?的滲透與插層?

SC-CO?在臨界點(diǎn)（31.1℃, 7.38MPa）以上兼具氣體擴(kuò)散性與液體溶解力，其分子直徑（2.3?）小于石墨層間距（3.4?），可高效嵌入石墨層間形成插層結(jié)構(gòu)。插層過程中，CO?分子通過范德華力削弱石墨層間作用力?。

2）?泄壓驅(qū)動(dòng)的剝離動(dòng)力學(xué)?

快速泄壓時(shí)，SC-CO?體積急劇膨脹（膨脹率>100倍），釋放的能量足以克服范德華力（約2 eV/nm2），實(shí)現(xiàn)石墨片層剝離。分子動(dòng)力學(xué)模擬表明，該過程可在毫秒級(jí)完成，形成單層（<10層）石墨烯?。

2.技術(shù)演進(jìn)：從實(shí)驗(yàn)室到工業(yè)化嘗試

（1）工藝優(yōu)化路徑

1）?效率提升?

?分子楔輔助?：添加芘基聚合物（如芘胺）作為“插層增強(qiáng)劑”，剝離單層率提升至40%以上，Pt催化劑負(fù)載均勻性提高1.4倍?。

2）?機(jī)械能耦合?

上海交大開發(fā)超聲-剪切協(xié)同技術(shù)，在SC-CO?中通過機(jī)械應(yīng)力活化石墨邊緣，剝離效率提升40%?。

3）?質(zhì)量調(diào)控?

鄭州大學(xué)團(tuán)隊(duì)利用SC-CO?攜帶H?O?調(diào)控含氧官能團(tuán)，賦予氧化石墨烯室溫鐵磁性（飽和磁化強(qiáng)度1.71 emu/g）?。

4）工業(yè)化突破：SCME技術(shù)

趙亞平團(tuán)隊(duì)提出?超臨界CO?協(xié)同機(jī)械剝離（SCME）；?

?雙重剝離機(jī)制?：宏觀球磨破碎與微觀CO?層間剪切結(jié)合；

?量產(chǎn)指標(biāo)?：中試規(guī)模產(chǎn)能>40kg/(m3·day)，石墨烯導(dǎo)電性達(dá)5.26×10? S/m（理論值80%）?。

四、產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)狀：應(yīng)用與局限并存

五、核心挑戰(zhàn)與突破方向

1.?層數(shù)控制難題?
工業(yè)化產(chǎn)品層數(shù)分散性大（1-10層占比>60%），中北大學(xué)提出?氣泡輔助液相剝離法?：在石墨層間原位生成氣泡擴(kuò)大層距，結(jié)合膠體體積排斥效應(yīng)提升單層率，缺陷率降低50%?。

2.?連續(xù)化生產(chǎn)瓶頸?
廣西師范大學(xué)開發(fā)?陣列電解槽柔性封裝策略?，實(shí)現(xiàn)SC-CO?反應(yīng)釜的連續(xù)泄壓與密封，突破批次生產(chǎn)限制?。

3.?成本與標(biāo)準(zhǔn)化缺失?

高壓設(shè)備占總投資60%，亟需開發(fā)低壓高效替代工藝?；

全球超臨界石墨烯缺乏層數(shù)、缺陷率統(tǒng)一檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)亂象頻發(fā)（如“偽石墨烯”摻雜）?。

4.未來趨勢(shì)

?多技術(shù)集成?：SC-CO?剝離結(jié)合3D打印原位成型柔性電極，跳過轉(zhuǎn)移步驟減少結(jié)構(gòu)損傷?；

?綠色升級(jí)?：超臨界流體微乳液技術(shù)提升功能化修飾穩(wěn)定性，避免sp2結(jié)構(gòu)破壞?。

超臨界CO?剝離法正從“實(shí)驗(yàn)室潛力”向“產(chǎn)業(yè)化落地”轉(zhuǎn)型，其核心突破點(diǎn)在于?設(shè)備工程革新?（如低壓連續(xù)化反應(yīng)器）與?跨行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)共建?，以平衡高性能與低成本矛盾。?