石墨烯（我们可以称之为“黑金”）是一种具备蜂巢结构的单原子层二维晶体材料，2004年英国科学家A.K. Geim首次成功剥离得到二维单层石墨烯。因石墨烯具有的力、热、光、电、磁等性质，被科研与商业领域广泛密切关注，特别是在半导体、芯片、新能源电池等科技前沿领域，石墨烯具有极其可观的应用前景。
因石墨烯理论比表面积大，其片层容易发生聚集，而石墨烯分散液作为石墨烯应用的一种形式，可以保证石墨烯以单层或者少层的形式稳定存在，石墨烯分散液在石墨烯复合材料制备、导电透明薄膜工业制备、生物材料制备等应用场景中扮演重要作用。
目前常见的石墨烯分散液的制备方法，按照按照制备前驱体不同，方法大致可分为两种：一是以石墨粉为原料直接在液相中剥离制备石墨烯分散液。这种方法主要是将石墨烯片剥离到几百个纳米粒径的薄片，利用分散液的表面能和石墨烯表面能相近，使得其均匀分散在溶剂中，这种方法能够保持石墨烯的优异导电导热性能，但石墨烯很难以高浓度分散在溶剂中。二是以还原氧化石墨为原料，还原氧化石墨表面含有很多极性基团，通过改性修饰这些极性基团，可以将石墨烯分散在水和有机溶剂中。这种制备方法的优点是，石墨烯能够在溶剂中保持高浓度稳定分散，制备成的石墨烯分散液还可能有其它新的应用，但是此法制备的石墨烯分散液片层缺陷较大，难以保持石墨烯原有的高导电性能。另外石墨烯量子点新材料，由于其独特的结构，可以被应用于生物成像等领域。
本文仅简介其中一种以还原氧化石墨为原料的新型高浓度的石墨烯分散液制备方法。
完成实验所需核心仪器
美国Genizer 微射流高压均质机-苏州微流纳米生物技术有限公司代理
实验方法简介与结果
这种新型合成法制备的功能化石墨烯分散液，石墨烯能够在水、乙醇、异丙醇长时间稳定分散。分散液制备方法以还原氧化石墨为原料，石墨烯上含氧量为4~16 w%。石墨烯分散液的制备首先通过hummers 氧化，后热还原处理，较后经过一个高压均质(high-pressure homogenization，HPH)过程，整个流程无需表面活性剂还原剂，就能够制备出浓度高达15 mg/mL 的还原氧化石墨烯分散液。
图1. 高压均质前(a,c)与高压均质后(b,d)的石墨烯分散液以及对应的透射电镜图
如图1，未经过HPH 过程，石墨烯会发生团聚进而发生沉淀，但是经过HPH 过程后，石墨烯片变薄，对应的溶液也可以稳定分散。这种高浓度分散液可以通过3D 微型挤出(micro extrusion)来打印石墨烯，制备微小图案的石墨烯和独立的石墨烯薄膜。
实验小结
用高压均质法制备的石墨烯分散液由于未使用任何还原剂，所以制备的石墨烯是无毒无害的，并且由于未添加任何表面活性剂，石墨烯的导电性也大大的提升了。石墨烯可以被打印在不同的基底上制备成有韧性的芯片，这种芯片力学稳定，弯折数次导电性依然不会受到影响。
