如何看待石墨烯粉體介於應用（例如鋰電導電劑、油墨、塗料）中間環節的分散問題？

分散技術乃是決定納米科技成功之關鍵。在 1998 年以前，企業界所面臨的問題為如何提高分散研磨效率以降低勞力成本，如染料、塗料、油墨等產業；而 1998 年以後，產業之技術瓶頸則為如何得到微細化（納米化）之材料及如何將納米化之材料分散到最終產品里。在傳統產業納米化的過程中，最常遇到的共同問題為所添加的納米粉體因未經改質而易再次凝聚，不易被分散開來，導致預期的納米現象並沒有產生。

奈米粒子的顆粒細小，比表面積很大，表面能高，且配位嚴重不足，使它在水溶液中易於團聚。傳統而言，粒子的尺寸越小，則粒子間吸引能量越強，即粒子的聚集效應越大；故未經有效表面改質的粒子，即使以高效率的研磨機長時間分散，所得的效果僅短暫粉碎分散，瞬間即自行再行聚集與團聚作用。

在做納米粉體分散或研磨時，因為於粉體尺度由大變小的過程中，凡得瓦爾力及布朗運動現象逐漸明顯且重要。所以，如何選擇適當之助劑以避免粉體再次凝聚及如何選擇適當的研磨機來控制研磨漿料溫度以降低或避免布朗運動之影響，將成為濕式研磨分散方法能否成功地得到納米級粉體之研磨及分散之關鍵技術。

接著，我們也來談談漿料的分散技術。一般處理漿料界面的方法，有藉由複雜交互作用力，如靜電排斥力、立體排斥力及體積排除作用力（Electrostatic,
steric and excluded volume interaction）等力形成固體或液體界面的穩定狀態，其目的不外乎是避免粉體再凝聚之產生，其中最簡單的方法為藉由PH值的調整來讓納米粉體表面帶電荷，使粉體與粉體間產生電斥力 (
electric repulsion )。然而納米粉體因受限於其最終產品應用及配方之限制，適用此方法之應用並不多。例如染整助劑中陰陽離子染料的分散劑都得考慮其適用性。

第二種常用的方法為藉由立體排斥作用力來形成固體與固體、固體與液體間的穩定狀態，此方法最常選用具高分子量之高分子或單體來當分散劑。當漿料之粒徑要求為微米或次微米時，此方法效果相當好；但當所欲分散或研磨之漿料的粒徑要求小於 100 nm 時，若仍選用具高分子量之高分子或單體來當分散劑，當粉體被納米化時，漿料內之大部分體積已被高分子量之高分子或單體所形成之障礙物所佔據，此時漿料容易遇到粉體容易產生再凝聚之現象，導致納米現象無法產生。

為了避免上述問題之產生，建議選用較低分子量之官能基來當界面改質劑。根據溶液化學 (solution
chemistry ) 的概念，較小分子量之化學鍵所形成之官能基，將較易被接到納米粉體的表面上。原則上，所選用之界面改質劑同時具有下列兩個官能基：一個官能基被設計來接到納米粉體表面，使納米粉體表面產生一個穩定相，以避免粉體之再凝聚產生；另一個官能基之設計，乃根據日後該納米粉體所計劃被添加之界面(Matrix) 而定，以避免不兼容之現象發生。

其實，納米微粒的分散性問題要從納米粒子的生產環節去解決，在納米粒子表面進行改質，賦予納米粒子親水或親油╱疏水或疏油性質，以保障在水性或油性介質中具有某種程度的可溶性；另外，選擇適當的納米粒子表面改性劑以確保納米粒子不能形成硬團聚，而只能以軟團聚的形式存在。

我在進行石墨烯塑料改質主要是利用加工設備及高分子分散劑的效用，在石墨烯塗料上就必須考慮潤濕及界面需要時，去調整石墨烯的疏水／油性，必要時還要利用官能基與
pH 值來控制懸浮性，以避免堆棧情事發生。該怎麼說呢！這些都是理論，只有你親自去試樣才能發現硬道理；但如果妳無法自行修飾石墨烯或沒有那麼多款石墨烯材料可以驗證，也許花費再多時間或金錢也搞不出好結果的～

在這些應用體系分散性，包括溶劑體系、高分子體系和固體三個方面，因而需要解決這三個方面的分散問題。比如鋰電池導電劑，要發揮效果，需要解決導電劑在NMP的分散問題，粘結劑的分散，以及會活性物質的混合，才能保證導電通路的形成，提高導電性能。