清華大學-伯克利深圳學院成會明、劉碧錄團隊受固體潤滑劑失效原理的啓發，發展出了一種力傳輸劑輔助純剪切力剝離生產二維材料的新方法（iMAGE技術, interMediate-Assisted Grinding Exfoliation）。iMAGE是一種能規模化生產製備非石墨烯二維材料的技術，所製備的二維材料具有高質量、非官能化、厚度和尺寸可控等特點。同時，該方法普適性好、效率高、產率高、具備噸級二維材料工業化生產產能。iMAGE技術為大規模製備二維材料這一難題提供了一條全新的技術路線，為二維材料的產業應用夯實了材料基礎。研究成果以“Mass Production of Two-Dimensional Materials by Intermediate-Assisted Grinding Exfoliation”（力傳輸劑輔助剝離規模化生產二維材料）為題，發表於National Science Review（《國家科學評論》）。
以石墨烯為代表的二維材料具有諸多新穎的物理化學特性，在信息和能源等領域具備重大應用前景，是當前的一個研究前沿和熱點領域。二維材料商業應用的前提是能夠實現大規模高效率製備，遺憾的是目前二維材料家族中僅有石墨烯及其氧化物可實現工業化噸級生產，其餘大量各具特色的二維材料尚停留在實驗室製備階段。因此，開發新的大規模製備方法，是實現二維材料從實驗室走向千萬家的必由之路。
固體潤滑劑的失效正是來自於塊體材料層間的滑移，而滑移的結果便是塊體材料被剝離為少層。基於對以上問題的理解，採用硬質研磨顆粒（力傳輸劑）輔助與加快這一過程的進行，就有望實現快速剝離製備二維材料，這便是iMAGE技術的思路根源。以六方氮化硼為例，iMAGE技術可快速、規模化製備平均尺寸為1.2 μm，平均厚度為4nm（~12層）的二維氮化硼，其中少層率達67%，製備速率達0.3 g h-1，是目前少層率最高，製備速率最快的方法。同時，本方法具有很好的普適性，所製備二維材料的電學和光學性質分佈範圍寬廣，包括以石墨烯為代表的金屬材料，二硫化鉬等過渡金屬硫化物、氧化鈦等金屬氧化物、碲化鉍、黑磷等為代表的各類半導體，和以六方氮化硼、雲母為代表的絕緣材料。此外，通過與礦產公司（洛陽申雨鉬業，洛鉬集團）的合作，初步驗證了本方法的可放大性，利用自然存在且價廉的鉬礦物實現了二維二硫化鉬的規模製備，具備噸級二維材料生產能力。本工作對發展二維材料規模製備方法提出了新的思路，對未來二維材料工業化生產設備的設計具有指導意義。同時，iMAGE規模化生產製備技術對實現二維材料的商業化應用，推動其在電子、傳感、新能源等行業的應用具有一定價值。（來源：科學網）