JPWO2020051000A5

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Publication number: JPWO2020051000A5
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Publication date: 2022-07-22
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[0413]本明細書で使用されるように、用語「および／または」は、実体の列挙の文脈で使用される場合、単独で、または組み合わせて存在する実体を指す。したがって、例えば、語句「Ａ、Ｂ、Ｃ、および／またはＤ」は、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤを個々に含むが、Ａ、Ｂ、Ｃ、およびＤのいずれかのおよび全ての組合せ、ならびにそれらの下位の組合せも含む。
［１］実質的にグラフェンではない導電性炭素源に電圧パルスを適用する工程によってグラフェンを合成することを含むプロセス。
［２］前記導電性炭素源の導電率が、１０^－５Ｓ／ｃｍより大きい、［１］に記載のプロセス。
［３］前記導電性炭素源の導電率が、１０^－３Ｓ／ｃｍより大きい、［２］に記載のプロセス。
［４］前記電圧パルスの持続時間が、１マイクロ秒～５秒である、［１］に記載のプロセス。
［５］前記電圧パルスの持続時間が、１００ミリ秒～５００ミリ秒である、［４］に記載のプロセス。
［６］前記電圧パルスが、２回～１００回繰り返される、［１］に記載のプロセス。
［７］前記電圧パルスが、２回～１０回繰り返される、［６］に記載のプロセス。
［８］サンプルを通る電流が、０．０１Ａ／ｃｍ^２～１００００Ａ／ｃｍ^２である、［１］に記載のプロセス。
［９］サンプルを通る電流が、０．１Ａ／ｃｍ^２～１０００Ａ／ｃｍ^２である、［８］に記載のプロセス。
［１０］サンプルを通る電圧が、１０Ｖ／ｃｍ～４０００Ｖ／ｃｍである、［１］に記載のプロセス。
［１１］サンプルを通る電圧が、１００Ｖ／ｃｍ～４００Ｖ／ｃｍである、［１０］に記載のプロセス。
［１２］前記導電性炭素源が、無煙炭、より高温で処理したバイオ炭、焼成石油コークス、シュンガイト、カーボンナノチューブ、アスファルテン、アセチレンブラック、カーボンブラック、およびそれらの混合物からなる群から選択される、［１］に記載のプロセス。
［１３］前記導電性炭素源が、前記プロセスにとって十分な導電率を前記導電性炭素源が有するようにする導電性炭素源の添加剤を含む、［１］に記載のプロセス。
［１４］（ａ）前記導電性炭素源の添加剤が、無煙炭、より高温で処理したバイオ炭、焼成石油コークス、カーボンナノチューブ、グラフェン量子ドット、アセチレンブラック、カーボンブラック、シュンガイト、グラフェン、またはそれらの混合物からなる群から選択され；
（ｂ）前記導電性炭素源が、糞、プラスチック、ビニル重合体、縮合重合体、逐次重合体、連鎖重合体、リビング重合体、ゴム、フミン酸、炭水化物、米粉、食物廃棄物、食物、石炭、有機廃棄物、有機材料、瀝青炭、コークス、石油コークス、オイル、石油製品、天然ガスまたはオイルまたは二酸化炭素から非炭素原子をストリッピングして除いて得られた炭素、木材、セルロース、葉、枝、草類、バイオマス、動物の死体、魚の死体、タンパク質、およびそれらの混合物からなる群から選択されるより低い導電率の炭素材料であり；
（ｃ）前記導電性炭素源の添加剤を、より低い導電率の炭素材料に添加して、そのより低い導電率の源を前記プロセスにとって十分な導電率を有するものにする、［１３］に記載のプロセス。
［１５］前記プロセスの前に、前記導電性炭素源が、５０％未満のグラフェンを含む、［１］に記載のプロセス。
［１６］前記プロセスの前に、前記導電性炭素源が、分光学的に検出可能なグラフェンを本質的に含まない、［１５］に記載のプロセス。
［１７］前記プロセスの生成物収量が、少なくとも７０％のグラフェンを含む、［１］に記載のプロセス。
［１８］前記生成物収量が、少なくとも９０％のグラフェンである、［１７］に記載のプロセス。
［１９］前記生成物収量が、１００％のグラフェンである、［１７］に記載のプロセス。
［２０］合成されたグラフェンが、乱層グラフェンである、［１９］に記載のプロセス。
［２１］前記導電性炭素源が、
（ａ）最大で１０^－７Ｓ／ｃｍの導電率を有する炭素源；および
（ｂ）前記炭素源と混合された導電性炭素源の添加剤
を含み、前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－５Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［１］に記載のプロセス。
［２２］前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－３Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［２１］に記載のプロセス。
［２３］前記導電性炭素源の添加剤が、カーボンブラック、金属粉末、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［２１］に記載のプロセス。
［２４］連続プロセスである、［１］に記載のプロセス。
［２５］自動プロセスである、［１］に記載のプロセス。
［２６］前記導電性炭素源が、カーボンブラックおよびゴムを含む、［１］に記載のプロセス。
［２７］前記導電性炭素源が、１ｗｔ％～１０ｗｔ％のカーボンブラックを含む、［２６］に記載のプロセス。
［２８］前記導電性炭素源が、４ｗｔ％～６ｗｔ％のカーボンブラックを含む、［２７］に記載のプロセス。
［２９］前記電圧パルスを適用する工程が、ＤＣ電圧を利用する、［１］に記載のプロセス。
［３０］前記電圧パルスを適用する工程が、ＡＣ電圧を利用する、［１］に記載のプロセス。
［３１］前記電圧パルスが、３相電力を使用する動力源を使用して適用される、［１］に記載のプロセス。
［３２］実質的にグラフェンではない導電性炭素源に電圧パルスを適用する工程によってグラフェンを合成することを含むプロセスであって、導電性炭素源に前記電圧パルスを適用するとき、ドープされた、またはヘテロ原子を含有するグラフェン生成物を生じさせるためのヘテロ原子が存在する、上記プロセス。
［３３］前記ヘテロ原子が、窒素、リン、ホウ素、およびそれらの混合物からなる群から選択される、［３２］に記載のプロセス。
［３４］前記ヘテロ原子が、金属、半金属、およびそれらの混合物からなる群から選択される、［３２］に記載のプロセス。
［３５］前記ヘテロ原子源が、メラミン、アミノボラン、メラミン－ホルムアルデヒド樹脂、ホスフィン、リン酸塩、金属塩、金属酸化物、およびそれらの混合物からなる群から選択される、［３２］に記載のプロセス。
［３６］（ａ）実質的にグラフェンではない導電性炭素源を含む炭素フィードストック；
（ｂ）該導電性炭素源を閉じ込めるように機能可能な非導電性容器；および
（ｃ）該非導電性容器内の該導電性炭素源に電圧パルスを適用して、グラフェンを合成するのに使用可能な電極；
を含む装置。
［３７］コンジットをさらに含み、それを通って前記導電性炭素源を前記非導電性容器に輸送することができる、［３６］に記載の装置。
［３８］前記電極が前記電圧パルスを適用しているときに、前記非導電性容器の位置を定めることができるチャンバーをさらに含む、［３６］に記載の装置。
［３９］前記非導電性容器が、石英またはセラミック材料を含む、［３６］に記載の装置。
［４０］前記非導電性容器が、石英管を含む、［３６］に記載の装置。
［４１］（ａ）複数の前記非導電性容器を含み；
（ｂ）ベルトまたはスクリューおよび収集ビンをさらに含み；
（ｃ）該ベルトまたはスクリューは、
（ｉ）前記導電性炭素源を前記非導電性容器中に充填した後、複数の前記非導電性容器中の容器をチャンバーに輸送する；および
（ｉｉ）前記非導電性容器を、前記チャンバーから、合成されたグラフェンを前記収集ビン中に収集できる位置に輸送する；
ように機能可能なものである、［３６］に記載の装置。
［４２］前記電圧パルスを適用するように機能可能な複数のコンデンサーを含む、［３６］に記載の装置。
［４３］前記電圧パルスの適用を制御するように機能可能な制御器および機械式リレーを含む、［３６］に記載の装置。
［４４］制御器および機械式リレーに作動可能に連結されたインダクターおよびダイオードを含む、［４３］に記載の装置。
［４５］キルスイッチをさらに含む、［３６］に記載の装置。
［４６］前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－５Ｓ／ｃｍの導電率を有する炭素源を含む、［３６］に記載の装置。
［４７］前記炭素源が、少なくとも１０^－３Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［４６］に記載の装置。
［４８］前記導電性炭素源が、炭素源および導電性炭素源の添加剤を含む、［３６］に記載の装置。
［４９］前記導電性炭素源が、炭素粉末である、［４８］に記載の装置。
［５０］（ａ）前記炭素源が、少なくとも最大で１０^－６Ｓ／ｃｍの導電率を有し；
（ｂ）前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－５Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［４９］に記載の装置。
［５１］前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－３Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［５０］に記載の装置。
［５２］前記導電性炭素源からグラフェンを合成するために連続プロセスを実行するように機能可能である、［３６］に記載の装置。
［５３］前記導電性炭素源からグラフェンを合成するための自動プロセスを実行するように機能可能である、［３６］に記載の装置。
［５４］［３６］に記載の装置を含むシステム。
［５５］前記装置が、ＤＣ電圧源に作動可能に連結されている、［５４］に記載のシステム。
［５６］前記装置が、ＡＣ電圧源に作動可能に連結されている、［５４］に記載のシステム。
［５７］前記装置が、３相電力を使用する動力源に作動可能に連結されている、［５４］に記載のシステム。
［５８］前記動力源が、３相電力、それに続いて全波整流を使用する、［５７］に記載のシステム。
［５９］前記動力源が、前記電圧パルスの持続時間を制御するためにゼロクロスリレーを使用する、［５７］に記載のシステム。
［６０］前記動力源が、コンピューター制御をさらに含み、該コンピューター制御が、前記ゼロクロスリレーを通過することを可能にする半サイクルの数に基づいて前記電圧パルスの持続時間を選択するように機能可能なものである、［５９］に記載のシステム。
［６１］前記動力源が、１２０、２０８、２７７、４８０ボルトＡＣ（ＲＭＳ）二乗平均平方根の３相のうちの１つを使用するように機能可能なものである、［５７］に記載のシステム。
［６２］前記動力源が、ＡＣ電力を提供するように機能可能な３相発電機を含む、［５７］に記載のシステム。
［６３］前記３相発電機が、ＡＣモーターに機械的にカップリングされている、［６２］に記載のシステム。
［６４］（ａ）前記３相発電機が、ローターを含み；
（ｂ）前記３相発電機が、前記ローターの慣性により、機械的動力を電流に迅速に変換することによってＡＣ電力を提供するように機能可能なものである、［６２］に記載のシステム。
［６５］（ａ）前記３相発電機が、フライホイールを含み；
（ｂ）前記３相発電機が、より長い持続時間および定常電圧および電流出力を提供するために、前記フライホイールを使用してＡＣ電力を提供するように機能可能なものである、［６２］に記載のシステム。
［６６］（ａ）前記電圧パルスを適用するように機能可能な複数のコンデンサーを含み；
（ｂ）前記電圧パルスの適用を制御するように機能可能な制御器および機械式リレーを含む、［５４］に記載のシステム。
［６７］前記装置が、制御器および機械式リレーに作動可能に連結されたインダクターおよびダイオードを含む、［６６］に記載の装置。
［６８］前記装置が、キルスイッチをさらに含む、［５４］に記載の装置。
［６９］２Ｄ材料を形成するための方法であって、
（ａ）前駆体を含む前駆体材料を選択すること；
（ｂ）前記材料に電圧パルスを適用して、２Ｄ材料を形成すること
を含む、上記方法。
［７０］前記前駆体が、１０^－６Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する、［６９］に記載の方法。
［７１］前記前駆体が、金属源を含む、［７０］に記載の方法。
［７２］前記金属源が、鉄粉末、モリブデン粉末、タングステン金属、および銅金属からなる群から選択される、［７１］に記載の方法。
［７３］前記前駆体が、非金属源を含む、［７０］に記載の方法。
［７４］前記非金属源が、カーボンブラック、焼成石油コークスからなる群から選択される、［７３］に記載の方法。
［７５］（ａ）前記前駆体が、１０^－６Ｓ／ｃｍ未満の導電率を有し；
（ｂ）前記前駆体材料が、導電性源をさらに含み；
（ｃ）前記前駆体材料が、１０^－５Ｓ／ｃｍより大きい導電率を有する、［６９］に記載の方法。
［７６］前記前駆体が、１０^－７Ｓ／ｃｍ未満の導電率を有する、［７５］に記載の方法。
［７７］前記前駆体が、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、テトラチオモリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＭｏＳ_４）、ボランアンモニア錯体（ＢＨ_３ＮＨ_３）、赤リン、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［７５］に記載の方法。
［７８］前記導電性源が、炭素材料、金属粉末、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［７５］に記載の方法。
［７９］前記前駆体が、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）、テトラチオモリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＭｏＳ_４）、ボランアンモニア錯体（ＢＨ_３ＮＨ_３）、赤リン、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［６９］に記載の方法。
［８０］前記前駆体が、二硫化モリブデン（ＭｏＳ_２）またはテトラチオモリブデン酸アンモニウム（（ＮＨ_４）_２ＭｏＳ_４）を含む、［６９］に記載の方法。
［８１］前記２Ｄ材料が、ＩＴ’－ＭｏＳ_２および２Ｈ－ＭｏＳ_２を含む、［８０］に記載の方法。
［８２］前記前駆体が、ボランアンモニア錯体（ＢＨ_３ＮＨ_３）を含む、［６９］に記載の方法。
［８３］前記２Ｄ材料が、六方晶窒化ホウ素（ｈ－ＢＮ）を含む、［８２］に記載の方法。
［８４］前記前駆体が、赤リンを含む、［６９］に記載の方法。
［８５］前記２Ｄ材料が、黒リンを含む、［８４］に記載の方法。
［８６］前記材料に電圧パルスを適用して、２Ｄ材料を形成する工程が、
（ａ）前記材料に複数回の電圧パルスを適用する工程であって、電圧パルスの回数は、１パルス～１００パルスの範囲内である、工程
を含み；
（ｂ）該電圧パルスのそれぞれが、１マイクロ秒～５秒の範囲内の長さの持続時間を有し；
（ｃ）前記電圧パルスのそれぞれの電流が、０．０１Ａ／ｃｍ^２～１０，０００Ａ／ｃｍ^２の範囲内であり；
（ｄ）前記電圧パルスのそれぞれの電圧が、１０Ｖ～４，０００Ｖの範囲内である、［６９］に記載の方法。
［８７］（ａ）前記電圧パルスの回数が、１パルス～１０パルスの範囲内であり；
（ｂ）前記電圧パルスのそれぞれの持続時間の長さが、１０マイクロ秒～１，０００ミリ秒の範囲内であり；
（ｃ）前記電圧パルスのそれぞれの電流が、０．１Ａ／ｃｍ^２～１０，００Ａ／ｃｍ^２の範囲内であり；
（ｄ）前記電圧パルスのそれぞれの電圧が、１００Ｖ～４００Ｖの範囲内である、［８６］に記載の方法。
［８８］前記電圧パルスを適用する工程が、ＤＣ電圧を利用する、［６９］に記載のプロセス。
［８９］前記電圧パルスを適用する工程が、ＡＣ電圧を利用する前記電圧パルスを適用する工程が、ＡＣ電圧を利用する、［６９］に記載のプロセス。
［９０］前記電圧パルスが、３相電力を使用する動力源を使用して適用される、［６９］に記載のプロセス。
［９１］（ａ）前駆体を含む前駆体材料；
（ｂ）該前駆体材料を閉じ込めるように機能可能な非導電性容器；および
（ｃ）２Ｄ材料を調製するために該非導電性容器内の該前駆体材料に電圧パルスを適用するのに使用可能な電極
を含む装置。
［９２］それを介して前記前駆体を前記非導電性容器に輸送することができるコンジットをさらに含む、［９１］に記載の装置。
［９３］前記電極が前記電圧パルスを適用しているときに、前記非導電性容器の位置を定めることができるチャンバーをさらに含む、［９１］に記載の装置。
［９４］前記非導電性容器が、石英またはセラミック材料を含む、［９１］に記載の装置。
［９５］（ａ）複数の前記非導電性容器を含み；
（ｂ）ベルトまたはスクリューおよび収集ビンをさらに含み；
（ｃ）該ベルトまたはスクリューは、
（ｉ）前記前駆体材料を前記非導電性容器中に充填した後、複数の前記非導電性容器中の前記非導電性容器を前記チャンバーに輸送する；および
（ｉｉ）前記非導電性容器を、前記チャンバーから、調製された２Ｄ材料を前記収集ビン中に収集できる位置に輸送する
ように機能可能なものである、［９１］に記載の装置。
［９６］前記電圧パルスを適用するように機能可能な複数のコンデンサーを含む、［９１］に記載の装置。
［９７］前記電圧パルスの適用を制御するように機能可能な制御器および機械式リレーを含む、［９１］に記載の装置。
［９８］制御器および機械式リレーに作動可能に連結されたインダクターおよびダイオードを含む、［９７］に記載の装置。
［９９］キルスイッチをさらに含む、［９１］に記載の装置。
［１００］前記前駆体が、少なくとも１０^－５Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［９１］に記載の装置。
［１０１］前記前駆体が、少なくとも１０^－３Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［１００］に記載の装置。
［１０２］前記前駆体材料が、導電性源をさらに含む、［９１］に記載の装置。
［１０３］（ａ）前記前駆体が、少なくとも最大で１０^－６Ｓ／ｃｍの導電率を有し；
（ｂ）前記導電性源が、少なくとも１０^－５Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［１０２］に記載の装置。
［１０４］前記前駆体材料が、少なくとも１０^－３Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［１０３］に記載の装置。
［１０５］前記前駆体材料から前記２Ｄ材料を生成するための連続プロセスを実行するように機能可能である、［９１］に記載の装置。
［１０６］前記前駆体材料から前記２Ｄ材料を生成するための自動プロセスを実行するように機能可能である、［９１］に記載の装置。
［１０７］［９１］に記載の装置を含むシステム。
［１０８］前記装置が、ＤＣ電圧源に作動可能に連結されている、［１０７］に記載のシステム。
［１０９］前記装置が、ＡＣ電圧源に作動可能に連結されている、［１０７］に記載のシステム。
［１１０］前記装置が、３相電力を使用する動力源に作動可能に連結されている、［１０７］に記載のシステム。
［１１１］前記動力源が、３相電力、それに続いて全波整流を使用する、［１１０］に記載のシステム。
［１１２］前記動力源が、前記電圧パルスの持続時間を制御するためにゼロクロスリレーを使用する、［１１０］に記載のシステム。
［１１３］前記動力源が、コンピューター制御をさらに含み、該コンピューター制御が、前記ゼロクロスリレーを通過することを可能にする半サイクルの数に基づいて前記電圧パルスの持続時間を選択するように機能可能なものである、［１１２］に記載のシステム。
［１１４］前記動力源が、１２０、２０８、２７７、４８０ボルトＡＣ（ＲＭＳ）二乗平均平方根の３相のうちの１つを使用するように機能可能なものである、［１１０］に記載のシステム。
［１１５］前記動力源が、ＡＣ電力を提供するように機能可能な３相発電機を含む、［１１０］に記載のシステム。
［１１６］前記３相発電機が、ＡＣモーターに機械的にカップリングされている、［１１５］に記載のシステム。
［１１７］（ａ）前記３相発電機が、ローターを含み；
（ｂ）前記３相発電機が、前記ローターの慣性により、機械的動力を電流に迅速に変換することによってＡＣ電力を提供するように機能可能なものである、［１１５］に記載のシステム。
［１１８］（ａ）前記３相発電機が、フライホイールを含み；
（ｂ）前記３相発電機が、より長い持続時間および定常電圧および電流出力を提供するために、前記フライホイールを使用してＡＣ電力を提供するように機能可能なものである、［１１５］に記載のシステム。
［１１９］（ａ）前記電圧パルスを適用するように機能可能な複数のコンデンサーを含み；
（ｂ）前記電圧パルスの適用を制御するように機能可能な制御器および機械式リレーを含む、［１０７］に記載のシステム。
［１２０］前記装置が、制御器および機械式リレーに作動可能に連結されたインダクターおよびダイオードを含む、［１１９］に記載のシステム。
［１２１］前記装置が、キルスイッチをさらに含む、［１０７］に記載のシステム。
［１２２］バルクの量の乱層グラフェンを合成することを含むプロセス。
［１２３］炭素ベースの材料から前記乱層グラフェンを作製するためのフラッシュグラフェンプロセスを含む、［１２２］に記載のプロセス。
［１２４］前記乱層グラフェンが、低欠陥乱層グラフェンである、［１２２］に記載のプロセス。
［１２５］前記乱層グラフェンとの複合材料を作製することをさらに含む、［１２２］に記載のプロセス。
［１２６］実質的にグラフェンではない導電性炭素源に電圧パルスを適用することによって、乱層グラフェンを合成することを含むプロセス。
［１２７］前記導電性炭素源の導電率が、１０^－５Ｓ／ｃｍより大きい、［１２６］に記載のプロセス。
［１２８］前記導電性炭素源の導電率が、１０^－３Ｓ／ｃｍより大きい、［１２７］に記載のプロセス。
［１２９］前記電圧パルスの持続時間が、１マイクロ秒～５秒である、［１２６］に記載のプロセス。
［１３０］前記電圧パルスの持続時間が、１００ミリ秒～５００ミリ秒である、［１２９］に記載のプロセス。
［１３１］前記電圧パルスが、２回～１００回繰り返される、［１２６］に記載のプロセス。
［１３２］前記電圧パルスが、２回～１０回繰り返される、［１３１］に記載のプロセス。
［１３３］サンプルを通る電流が、０．０１Ａ／ｃｍ^２～１００００Ａ／ｃｍ^２である、［１２６］に記載のプロセス。
［１３４］サンプルを通る電流が、０．１Ａ／ｃｍ^２～１０００Ａ／ｃｍ^２である、［１３３］に記載のプロセス。
［１３５］サンプルを通る電圧が、１０Ｖ／ｃｍ～４０００Ｖ／ｃｍである、［１２６］に記載のプロセス。
［１３６］サンプルを通る電圧が、１００Ｖ／ｃｍ～４００Ｖ／ｃｍである、［１３５］に記載のプロセス。
［１３７］前記導電性炭素源が、無煙炭、より高温で処理したバイオ炭、焼成石油コークス、シュンガイト、カーボンナノチューブ、アスファルテン、アセチレンブラック、カーボンブラック、およびそれらの混合物からなる群から選択される、［１２６］に記載のプロセス。
［１３８］前記導電性炭素源が、前記プロセスにとって十分な導電率を前記導電性炭素源が有するようにする導電性炭素源の添加剤を含む、［１２６］に記載のプロセス。
［１３９］（ａ）前記導電性炭素源の添加剤が、無煙炭、より高温で処理したバイオ炭、焼成石油コークス、カーボンナノチューブ、グラフェン量子ドット、アセチレンブラック、カーボンブラック、シュンガイト、グラフェン、またはそれらの混合物からなる群から選択され；
（ｂ）前記導電性炭素源が、糞、プラスチック、ビニル重合体、縮合重合体、逐次重合体、連鎖重合体、リビング重合体、ゴム、フミン酸、炭水化物、米粉、食物廃棄物、食物、石炭、有機廃棄物、有機材料、瀝青炭、コークス、石油コークス、オイル、石油製品、天然ガスまたはオイルまたは二酸化炭素から非炭素原子をストリッピングして除いて得られた炭素、木材、セルロース、葉、枝、草類、バイオマス、動物の死体、魚の死体、タンパク質、およびそれらの混合物からなる群から選択されるより低い導電率の炭素材料であり；
（ｃ）前記導電性炭素源の添加剤を、より低い導電率の炭素材料に添加して、そのより低い導電率の源を前記プロセスにとって十分な導電率を有するものにする、［１３８］に記載のプロセス。
［１４０］前記導電性炭素源が、
（ａ）最大で１０^－７Ｓ／ｃｍの導電率を有する炭素源；および
（ｂ）前記炭素源と混合された導電性炭素源の添加剤
を含み、前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－５Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［１２６］に記載のプロセス。
［１４１］前記導電性炭素源が、少なくとも１０^－３Ｓ／ｃｍの導電率を有する、［１４０］に記載のプロセス。
［１４２］前記導電性炭素源の添加剤が、カーボンブラック、金属粉末、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［１４１］に記載のプロセス。
［１４３］連続プロセスである、［１２６］に記載のプロセス。
［１４４］自動プロセスである、［１２６］に記載のプロセス。
［１４５］（ａ）前記プロセスが、少なくとも１グラムのバルクのグラフェン材料を合成し；
（ｂ）前記乱層グラフェンが、前記バルクのグラフェン材料の少なくとも９０ｗｔ％である、［１２６］に記載のプロセス。
［１４６］（ａ）バルクのグラフェン材料の大部分は、乱層グラフェンであり；
（ｂ）バルクのグラフェン材料は、少なくとも１グラムの重量を有する、バルクのグラフェン材料。
［１４７］前記グラフェンの少なくとも９０ｗｔ％が、乱層グラフェンである、［１４６］に記載のバルクのグラフェン材料。
［１４８］（ａ）前記バルクのグラフェン材料が、主として固体炭素源を含む炭素源材料から合成され、
（ｂ）該固体炭素源は、固体状態の炭素源である、［１４６］に記載のバルクのグラフェン材料。
［１４９］前記固体炭素源が、前記炭素源材料の少なくとも９０ｗｔ％を構成する、［１４８］に記載のバルクのグラフェン材料。
［１５０］（ａ）前記バルクのグラフェン材料が、主として液体炭素源を含む炭素源材料から合成され、
（ｂ）該液体炭素源は、液体状態の炭素源である、［１４６］に記載のバルクのグラフェン材料。
［１５１］前記液体炭素源が、前記炭素源材料の少なくとも９０ｗｔ％を構成する、［１５０］に記載のバルクのグラフェン材料。
［１５２］乱層グラフェンおよび第２の材料を含む複合材料。
［１５３］前記第２の材料が、コンクリート、セメント、プラスチック、塗料、コーティング、発泡体、ポリウレタン発泡体、床張り材、屋根ふき材、木材、合板、アルミニウム、鋼、銅、金属、アスファルト、金属酸化物、炭素－炭素複合材料、繊維、フィルムおよびそれらの組合せからなる群から選択される、［１５２］に記載の複合材料。
［１５４］前記複合材料が、０．００１ｗｔ％～１０ｗｔ％の前記乱層グラフェンを含む、［１５２］に記載の複合材料。
［１５５］前記複合材料の引張強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の引張強度より大きい、［１５２］に記載の複合材料。
［１５６］前記複合材料の引張強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の引張強度より少なくとも１０％大きい、［１５５］に記載の複合材料。
［１５７］前記複合材料の圧縮強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の圧縮強度より大きい、［１５２］に記載の複合材料。
［１５８］前記複合材料の圧縮強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の圧縮強度より少なくとも１０％大きい、［１５７］に記載の複合材料。
［１５９］前記複合材料のヤング率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料のヤング率と実質的に異なる、［１５２］に記載の複合材料。
［１６０］前記複合材料のヤング率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料のヤング率と少なくとも１０％異なる、［１５９］に記載の複合材料。
［１６１］前記複合材料の降伏強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の降伏強度より大きい、［１５２］に記載の複合材料。
［１６２］前記複合材料の降伏強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の降伏強度より少なくとも１０％大きい、［１６０］に記載の複合材料。
［１６３］前記複合材料の導電率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の導電率より大きい、［１５２］に記載の複合材料。
［１６４］前記複合材料の導電率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の導電率より少なくとも１０ジーメンス／センチメートル大きい、［１６３］に記載の複合材料。
［１６５］前記複合材料の熱導電率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の熱導電率より大きい、［１５２］に記載の複合材料。
［１６６］前記複合材料の熱導電率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の熱導電率より少なくとも１ワット／メートル・ケルビン高い、［１６５］に記載の複合材料。
［１６７］前記第２の材料が、液体材料である、［１５２］に記載の複合材料。
［１６８］前記液体材料が、冷却液、トランスミッション液、潤滑剤、オイル、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［１６７］に記載の複合材料。
［１６９］前記液体材料が、掘削泥水およびフラッキング液からなる群から選択される、［１６７］に記載の複合材料。
［１７０］前記乱層グラフェンが、前記液体材料のための流体損失防止添加剤である、［１６７］に記載の複合材料。
［１７１］前記複合材料の粘度が、前記乱層グラフェンを含まない液体材料の粘度より少なくとも１ミリパスカル秒大きい、［１６７］に記載の複合材料。
［１７２］前記第２の材料が、乾燥潤滑剤である、［１５２］に記載の複合材料。
［１７３］乱層グラフェンを含む乾燥潤滑剤。
［１７４］前記乱層グラフェンである、［１７３］に記載の乾燥潤滑剤。
［１７５］低欠陥乱層グラフェンの組成物。
［１７６］（ａ）前記乱層グラフェンが、複数のグラフェンシートを含み、
（ｂ）該グラフェンシートは、主としてｓｐ^２混成炭素原子を含む、［１７５］に記載の組成物。
［１７７］前記グラフェンシートが、少なくとも７０原子％のｓｐ^２混成炭素原子を含む、［１６５］に記載の組成物。
［１７８］乱層グラフェンの化学的な共有結合の機能化を含む方法であって、機能化原子は、酸素、炭素、金属、硫黄、リン、非金属、メタロイド、およびそれらの組合せからなる群から選択される、上記方法。
［１７９］界面活性剤、ＤＮＡ、タンパク質、ポリマー、芳香族化合物、有機小分子、ガス、地下水汚染物、生物学的なセル、微生物、ポリ塩化ビフェニル、過塩素酸塩、およびホウ酸塩の１つまたはそれより多くによる乱層グラフェンの化学的な非共有結合の機能化を含む方法。
［１８０］（ａ）乱層グラフェンを含む材料を選択すること；および
（ｂ）スケール防止剤として、または腐食抑制剤として前記材料を利用すること
を含む方法。
［１８１］前記材料が、前記乱層グラフェンである、［１８０］に記載の方法。
［１８２］乱層グラフェンを含むセンサーデバイスであって、該乱層グラフェンが、該センサーデバイスにおいて、分析物の吸着に基づいて電気特性を変更するように機能可能なものである、上記センサーデバイス。
［１８３］前記電気特性が、移動度、抵抗、コンダクタンス、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［１８２］に記載のセンサーデバイス。
［１８４］前記分析物が、ガス、生物学的物質、神経剤、およびそれらの組合せからなる群から選択される、［１８２］に記載のセンサーデバイス。
［１８５］乱層グラフェンを含むデバイスであって、光学デバイス、光電子デバイス、および電子または光子の電界放出のように機能可能なデバイスからなる群から選択される、上記デバイス。

Claims

（ａ）実質的にグラフェンではない導電性炭素源に電圧パルスを適用する工程と、
（ｂ）電圧パルスをかけた導電性炭素源を加熱して導電性炭素源をグラフェンにする工程と、
を含む、グラフェンを合成するためのプロセス。
前記導電性炭素源の導電率が、１０^－５Ｓ／ｃｍより大きい、および／または、
前記導電性炭素源が、無煙炭、焼成石油コークス、シュンガイト、カーボンナノチューブ、アスファルテン、アセチレンブラック、カーボンブラック、およびそれらの混合物からなる群から選択される、および／または、
前記導電性炭素源が、前記プロセスにとって十分な導電率を前記導電性炭素源が有するようにする導電性炭素源の添加剤を含む、および／または、
前記導電性炭素源が、５０％未満のグラフェンを含む、請求項１に記載のプロセス。
（ａ）前記導電性炭素源の添加剤が、無煙炭、焼成石油コークス、カーボンナノチューブ、グラフェン量子ドット、アセチレンブラック、カーボンブラック、シュンガイト、グラフェン、またはそれらの混合物からなる群から選択され；
（ｂ）前記導電性炭素源が、糞、プラスチック、ビニル重合体、縮合重合体、逐次重合体、連鎖重合体、リビング重合体、ゴム、フミン酸、炭水化物、米粉、食物廃棄物、食物、石炭、有機廃棄物、有機材料、瀝青炭、コークス、石油コークス、オイル、石油製品、天然ガスまたはオイルまたは二酸化炭素から非炭素原子をストリッピングして除いて得られた炭素、木材、セルロース、葉、枝、草類、バイオマス、動物の死体、魚の死体、タンパク質、およびそれらの混合物からなる群から選択されるより低い導電率の炭素材料であり；
（ｃ）前記導電性炭素源の添加剤を、より低い導電率の炭素材料に添加して、そのより低い導電率の源を前記プロセスにとって十分な導電率を有するものにする、請求項１または２に記載のプロセス。
合成されたグラフェンが乱層グラフェンである、および／または、乱層グラフェンが、誤配向したグラフェン層を有するグラフェンである、請求項１～３のいずれかに記載のプロセス。
導電性炭素源と合成したグラフェンが連続して移動されるプロセスであり、導電性炭素源と合成したグラフェンの移動が、導電性炭素源への電圧パルスの適用と同調している、請求項１に記載のプロセス。
導電性炭素源が、前記プロセスにとって十分な導電率を前記導電性炭素源が有するようにする導電性炭素源の添加剤を含む、請求項１に記載のプロセス。
（ａ）前記導電性炭素源の添加剤が、無煙炭、焼成石油コークス、カーボンナノチューブ、グラフェン量子ドット、アセチレンブラック、カーボンブラック、シュンガイト、グラフェン、またはそれらの混合物からなる群から選択され；
（ｂ）前記導電性炭素源が、糞、プラスチック、ビニル重合体、縮合重合体、逐次重合体、連鎖重合体、リビング重合体、ゴム、フミン酸、炭水化物、米粉、食物廃棄物、食物、石炭、有機廃棄物、有機材料、瀝青炭、コークス、石油コークス、オイル、石油製品、天然ガスまたはオイルまたは二酸化炭素から非炭素原子をストリッピングして除いて得られた炭素、木材、セルロース、葉、枝、草類、バイオマス、動物の死体、魚の死体、タンパク質、およびそれらの混合物からなる群から選択されるより低い導電率の炭素材料であり；
（ｃ）前記導電性炭素源の添加剤を、より低い導電率の炭素材料に添加して、そのより低い導電率の源を前記プロセスにとって十分な導電率を有するものにする、請求項６に記載のプロセス。
乱層グラフェンおよび第２の材料を含む、請求項１～７のいずれかの方法で製造された複合材料。
前記第２の材料が、コンクリート、セメント、プラスチック、塗料、コーティング、発泡体、ポリウレタン発泡体、床張り材、屋根ふき材、木材、合板、アルミニウム、鋼、銅、金属、アスファルト、金属酸化物、炭素－炭素複合材料、繊維、フィルムおよびそれらの組合せからなる群から選択される、請求項８に記載の複合材料。
前記複合材料が、０．００１ｗｔ％～１０ｗｔ％の前記乱層グラフェンを含む、請求項８に記載の複合材料。
前記複合材料の引張強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の引張強度より大きい、および／または、前記複合材料の圧縮強度が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の圧縮強度より大きい、および／または、前記複合材料のヤング率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料のヤング率と実質的に異なる、および／または、前記複合材料のヤング率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料のヤング率と少なくとも１０％異なる、および／または、前記複合材料の導電率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の導電率より大きい、および／または、前記複合材料の熱導電率が、前記乱層グラフェンを含まない前記第２の材料の熱導電率より大きい、請求項８に記載の複合材料。
（ａ）バルクのグラフェン材料の大部分は、乱層グラフェンであり；
（ｂ）バルクのグラフェン材料は、少なくとも１グラムの重量を有する、バルクのグラフェン材料。
前記グラフェンの少なくとも９０ｗｔ％が、乱層グラフェンである、請求項１２に記載のバルクのグラフェン材料。
（ａ）前記バルクのグラフェン材料が、主として固体炭素源を含む炭素源材料から合成され、
（ｂ）該固体炭素源は、固体状態の炭素源である、請求項１２に記載のバルクのグラフェン材料。
（ａ）前記バルクのグラフェン材料が、主として液体炭素源を含む炭素源材料から合成され、
（ｂ）該液体炭素源は、液体状態の炭素源である、請求項１２に記載のバルクのグラフェン材料。