"グラフェンオールを製造するためのプロセスであって、炭素質材料を提供する工程と、フミン酸溶液を前記炭素質材料から、塩基性溶液を介して抽出する工程であって、前記塩基性溶液は、少なくとも約0.005モル/lの水酸化物濃度を有する、工程と、前記フミン酸溶液のカルボニル基部分およびカルボン酸基部分の少なくとも1つを化学的に還元する工程と、を含み、前記化学的に還元する工程は、前記フミン酸溶液を圧力反応器に入れる工程と、水素化触媒を前記フミン酸溶液に添加する工程と、前記圧力反応器を不活性ガスでパージする工程と、前記圧力反応器を水素ガスで充填する工程と、前記フミン酸溶液を加熱する工程と、前記水素化触媒を前記フミン酸溶液から除去し、これにより、グラフェンオールを含む溶液を生成させる工程と、を含む、プロセス。前記炭素質材料は、リグナイトまたはピートを含む、請求項1記載のプロセス。前記炭素質材料は、レオナルダイトを含む、請求項1記載のプロセス。前記塩基性溶液は、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、および水酸化アンモニウムからなる群より選択される、請求項3記載のプロセス。前記塩基性溶液は水酸化アンモニウムを含み、前記カルボニル基部分およびカルボン酸基部分の少なくとも1つを化学的に還元する前記工程後に加熱することにより前記水酸化アンモニウムを除去する工程をさらに含む、請求項3記載のプロセス。前記水素化触媒を除去する前記工程は、前記水素化触媒を濾過により除去する工程を含む、請求項1記載のプロセス。前記塩基性溶液を、強酸イオン交換樹脂を介して除去する工程をさらに含む、請求項1記載のプロセス。前記不活性ガスは希ガスを含む、請求項1記載のプロセス。前記希ガスはアルゴンを含む、請求項8記載のプロセス。前記水素化触媒は、ラネーニッケル、酸化銅クロミウム、および酸化ルテニウムからなる群より選択される、請求項1記載のプロセス。グラフェンオールを含む前記溶液を乾燥させ、これにより基材上でグラフェンオールの粉末またはシートを生成させる工程と、前記グラフェンオールの粉末またはシートを第2の不活性ガス中、約400から800°Cで加熱し、これにより、グラフェンを生成させる工程、をさらに含む、請求項1記載のプロセス。前記第2の不活性ガスはアルゴンを含む、請求項11記載のプロセス。前記アルゴンはさらに、ある分圧の水素ガスを含む、請求項12記載のプロセス。前記化学的に還元する工程は、前記カルボニルおよびカルボン酸官能基部分を還元してアルコール基とし、前記シート内の縮合芳香族環構造は保持される、請求項1記載のプロセス。グラフェンオールを製造するためのプロセスであって、炭素質材料を提供する工程と、フミン酸溶液を前記炭素質材料から、塩基性溶液またはジメチルホルムアミドのいずれかを介して抽出する工程と、化学的に前記フミン酸溶液のカルボン酸部分をヒドラジンにより還元する工程と、を含む、プロセス。グラフェンを製造するためのプロセスであって、炭素質材料を提供する工程と、フミン酸溶液を前記炭素質材料から、塩基性溶液を介して抽出する工程と、基材を前記フミン酸溶液でコートし、前記コートされた基材を乾燥させ、膜を形成する工程と、熱分解により、前記膜を還元し、グラフェンとする工程と、を含む、プロセス。前記炭素質材料はリグナイトまたはピートを含む、請求項16記載のプロセス。前記塩基性溶液は水酸化アンモニウムを含む、請求項16記載のプロセス。前記コーティング工程は、スピンコーティングを含む、請求項16記載のプロセス。前記コーティング工程は、ドクターブレードまたはドローダウンバーを使用する、請求項16記載のプロセス。前記熱分解還元は、希ガスの不活性雰囲気下で実施される、請求項16記載のプロセス。前記熱分解還元は、アルゴン雰囲気下で実施され、前記アルゴン雰囲気は、ある分圧の水素を含む、請求項16記載のプロセス。ポリマ成分と、グラフェンオール成分と、を含むナノ複合体であって、前記グラフェンオール成分は、前記ポリマ成分に比べ、少なくとも2倍だけ前記ナノ複合体の機械的特性を増加させる量で存在する、ナノ複合体。そのため、本開示の目的は、所望の材料特性を有するグラフェンおよび関連するナノ複合体を生成させる新規方法を提供することである。本開示は、非常に安価なグラフェンおよび微粒子または溶媒中の分散物としてグラフェンオールgraphenolと呼ばれる新規化合物を予想外に生成させることができるプロセスを含む。プロセスはまた、金属および非金属基材上でグラフェン層を生成させることができる。さらに、グラフェンオールおよびグラフェンを使用して、前に報告されているものを超える機械的特性改善が得られるナノ複合体を形成させることができる。開示された対象、ならびに追加の新規特徴のこれらのおよび他の利点は、本明細書で提供される説明から明らかになるであろう。この概要の意図は、対象の包括的記述であることではなく、むしろ、対象の機能性のいくつかの短い概観を提供することである。本明細書で提供される他の系、方法、特徴および利点は、下記図面の説明および詳細な記載に基づいて、当業者に明らかになるであろう。この説明内に含まれるそのような追加の系、方法、特徴および利点は全て、特許請求の範囲内にあることが意図される。開示された対象の特徴、性質および利点は、添付の図面と共に理解される場合、以下で示される詳細な説明から、より明らかになるであろう。特定の実施形態を参照して説明してきたが、当業者であれば、本明細書で記載される原理を他の領域および/または実施形態に適用することができるであろう。当業者であれば、開示された実施形態は、以下で記載されるそれらの具体例に加えて、幅広い領域に関連することが認識されるであろう。グラフェンおよびグラフェンオールと呼ばれる新規化合物は、天然材料、例えばリグナイト、レオナルダイト、ピートなど一般的には炭素質材料carbonaceousmaterialsと呼ばれるからの天然抽出物から製造することができることが、予想外に発見されている。下記は、グラフェンオールおよびグラフェンを生成させるための開示されたプロセスの概略である。最初に、炭素質材料のフミン酸部分を、強塩基により抽出する溶液を濾過し、その後、ヒドラジンまたは元素水素elementalhydrogenを用いて化学的に還元させるグラフェンオール溶液をその後、イオン交換樹脂に通過させ、塩基のカチオンを除去するまたは、水酸化アンモニウムが塩基として使用される場合、加熱を使用してアンモニアおよび水を放出させてもよい最終工程では、グラフェンオールは、約400°C超での、アルゴンおよび/またはアルゴン/水素混合物下での熱分解によりグラフェンに変換されてもよいグラフェンオールおよびグラフェンを生成するための開示されたプロセスは、フミン酸の天然起源としての、レオナルダイト、リグナイト、ピート、または他の好適な炭素質材料を用いて開始する。レオナルダイトは、ノースダコタ州中および世界中の多くの他の地理的な位置の大量の堆積物中で生じる高酸化褐炭である。レオナルダイトは通常、リグナイト堆積物と関連し、高酸化リグナイトであると考えられる。このレオナルダイトは典型的にはフミン酸様材料を含み、これはその質量の約75-85を占める。リグナイトおよびピートは一般に、より少ない量のフミン酸を含む。フミン酸は、土壌用語であり、強塩基中で抽出可能であり、酸性溶液中で沈殿する土壌中に含まれる有機部分である。フミン酸は、単一化合物を示さず、その構造は、起源に大きく依存する。土壌科学者は、フミン酸を塩基中に溶解させる同定可能な官能基functionalityに主に焦点を当てた一般化構造を提案している。これは、図1において構造100として示されている。一般に、土壌中のフミン酸は低分子量であり、還元された場合、非常に小さな横寸法の分子のみが得られるであろう。レオナルダイト中のフミン酸は、内部に多くのより縮合した環を有し、分子量がずっと高いという点で、土壌フミン酸とは異なる。驚いたことに、分子量は非常に大きいと考えられ、塩基抽出材料は実際、コロイド懸濁液である。従来の分子量決定では、これは認識されておらず、よって、これらの塩基抽出物の還元は、低分子量化合物のみを生じさせるという結果を導き出していた。この材料は強塩基を使用して抽出される。この工程で使用される最も一般的な塩基は、ナトリウム水酸化物、カリウム水酸化物またはアンモニウム水酸化物である。いずれの強塩基も使用することができるが、重要な因子はカルボン酸官能基がカルボン酸イオンに変換されなければならないことであり、これにより、安定な懸濁液が形成される。次の工程は、溶解フミン酸のカルボン酸を化学的に還元するものである。この工程は、2つの方法で達成される。第1の方法は、フミン酸の溶液を1つまたは複数の水素化触媒と共に圧力反応器に入れ、その後、容器をアルゴン、続いて水素でパージすることにより達成される。このように、フミン酸溶液、触媒、および水素が入れられた容器をその後、加熱し、撹拌し、フミン酸上でカルボン酸基をアルコール基に還元させる。その後、溶液を濾過し、または遠心分離にかけ、触媒を除去する。還元度はこの時点で、溶液を酸性化することにより試験してもよい。フミン酸が残留カルボン酸基を有する場合、pHが約2-3より低くなるにつれ沈殿するであろう。この段階では、ナノ粒子はいわゆるグラフェンオールであり、これは、新規化合物であると考えられる。これらのコロイド懸濁液は非常に安定であり、研究室において、何ヶ月も懸濁したままであった。この工程から得られた溶液のサンプルをマイカ上にスピンコートし、図2Aおよび2Bで示されるように、走査型電子顕微鏡で画像化した。グラフェンオールフレークのサイズは、実に驚くべきであり、完全に予想外であった。これは、1原子厚であり、他の2つの次元では0.5μmであるグラフェン粒子の分子量を計算することにより説明することができる。分子量は~170,000,000であり、これはフミン酸に対して報告されているいずれの分子量よりもずっと大きい。第2の方法は、還元剤としてヒドラジンを使用する。この方法では、フミン酸を、強塩基溶液またはジメチルホルムアミドのいずれかを使用して抽出し、その後、ヒドラジンで処理する。この材料のキャラクタリゼーションは再び、これがグラフェンオールであることを示す。この方法は、ヒドラジンの毒性のために工業的にはより不利である可能性があるが、還元工程は多くの還元剤を使用して実行することができるという事実を示す。図7は、酸化グラフェンGOの理想的な構造を示す。図に示されるように、二重結合の共役構造は、フェノール基300およびエポキシ基302により破壊されている。この結果、酸化グラフェン分散物は淡い琥珀色を示す。GOが化学的に還元されると、懸濁液は完全に黒色となるが、これは、共役芳香族構造の多くが回復するからである。しかしながら、電気伝導率が完全には決して回復しないので、その構造はいくらかの欠陥を保持することは明らかである。図8は、レオナルダイト、リグナイト、ピート、または別の好適な炭素質材料から抽出したフミン酸の理想的な構造を示す。このフミン酸の構造は、GOとは異なると考えられる。図示されるように、共役芳香族コアは無傷であり、縁にはカルボン酸基306、フェノール基308およびケトン基のアルデヒド310がちりばめられている。この構造は、レオナルダイトから誘導されるフミン酸の塩基抽出溶液の真っ黒色と一致する。これは、土壌から誘導されるフミン酸とは全く異なる。図8における構造の還元では、我々がグラフェンオールと呼ぶ新規化合物が得られる。図9は理想的なグラフェンオール構造を示し、カルボン酸基306がアルコール基312に変換されたことを示す。コアは変更されておらず、縁でのみ化学的性質を実行することができ、複合体中で強い相互作用を提供することができる。いずれかのプロセスからのグラフェンオール分散物をその後、酸形態の強酸イオン交換樹脂に通過させ、炭素質材料を溶解するのに使用された塩基からカチオンを除去する。また、水酸化アンモニウムを使用する場合、アンモニアを加熱により追い出してもよい。グラフェンを生成させるために、グラフェンオールのイオン交換溶液を乾燥させ、その後、アルゴン雰囲気下、典型的には約400から800°Cの間の炉に入れる。この工程から得られた生成物は、図6で示されるように、グラフェンであると考えられる。この工程では、還元は、小さな分圧の水素をアルゴン中に含めることにより加速することができる。グラフェンを同定する主な方法としては、X線回折、SEM、AFM、および4点プローブ抵抗測定が挙げられる。この工程では、典型的なX線回折ピークがグラファイトに対し現れ、熱分解の温度および長さが高いほど、強くなる。図3に示されるように、これらのフレークの原子間力顕微鏡法AFMを用いたさらなる分析は、これらの粒子の厚さが約0.3から0.7nmの範囲にあることを証明する。グラフェンオールフレーク102の厚さは、軸106に沿ってAFMグラフ104において示される。グラフ104のフーリエ変換がスペクトル108で示される。1シートのグラフェンは、名目上0.34nmである。X線光電子分光法XPSおよび赤外分光法IRに基づき、この材料は、我々がグラフェンオールと呼ぶ新規化合物である。グラフェンオールにおいては、カルボン酸基は、アルコール基に還元されており、元々存在するいずれのフェノール基も依然として存在する。図4-6は、レオナルダイトフミン酸のXPSとグラフェンオールのそれを比較する。図4は、フミン酸のスペクトルを示し、図5はヒドラジンにより還元されたフミン酸のスペクトルを示し、図6は、ヒドラジンにより還元され、その後、370°Cで熱分解されたフミン酸すなわち、グラフェンオールのスペクトルを示す。図6では、カルボン酸基のほとんどが排除され、最大ピークはC-OHピークであることがわかる。IRスペクトル図示せずは、約3600cm1に大きなピークを含み、これはOHの特徴を示している。これまで試験されている水素化触媒としては、ラネーニッケル、酸化銅クロミウム、および酸化ルテニウムが挙げられる。これらの触媒は全て同様にうまく働くと考えられるが、いずれの水素化触媒もこのプロセスで使用することができる。発見されているグラフェンを生成させる別の方法は下記を含む。最初に、強塩基またはジメチルホルムアミドによりレオナルダイト、リグナイト、またはピートを抽出し、フミン酸の分散物を生成させる工程基材をコートし、フミン酸の薄膜を形成させる工程膜を乾燥する工程アルゴンまたはアルゴン/水素下、400から800°Cでの膜の熱分解このプロセスは、グラフェンの薄層を基材上に形成する。このプロセスでは、1つの可能な塩基は、水/アルコール混合物中に溶解された水酸化アンモニウムである。アルコールは、水の溶液だけでは典型的に見られるコーヒー染みcoffeestain効果を最小に抑える。この段階で効果的であることが知られているいくつかのアルコールは、メタノール、エタノールおよびプロパノールである。水酸化アンモニウムは、塩基として有利であり、というのも、乾燥工程では、蒸発して消えることができるからである。可能な基材は銅またはニッケル箔であるが、石英、マイカ、または他の好適な材料もまた、使用してもよい。グラフェンオールまたはグラフェン粒子はポリマ系中に分散および剥離され、粘土またはカーボンナノチューブポリマ複合体では決してみられない物理特性の改善を示すナノ複合体を生成することができることがさらに発見されている。これらの複合体を製造するプロセスは、いくつかの異なる様式で実施することができる。第1の方法はポリマを好適な溶媒に溶解し、続いて、グラフェンオールまたはグラフェンを分散させ、その後溶媒を除去することにより膜を鋳造castingするものである。第2の方法は、グラフェンオールの水分散物に主に適用可能である。この方法では、グラフェンオール分散物をポリマラテックスと混合し、その後、溶媒を蒸発させることにより膜を鋳造する。第3の方法は、グラフェンオールまたはグラフェン粒子を直接、高せん断押出機中のポリマ溶融物中に溶融混合する工程を含む。第4の方法は、重合前にグラフェンオールまたはグラフェンをモノマ系に組み込み、その後グラフェンオールまたはグラフェンの存在下で、ポリマを重合させるものである。最後に、第5の方法は、グラフェンオールまたはグラフェンを熱硬化樹脂の1つの成分、例えばエポキシまたはウレタン中に分散させるものである。具体性を期すために、下記6つの実施例を提供する。<実施例1>4gのアグロリグAgrolig、アメリカンコロイドカンパニーAmericanColloidCompanyから入手した粉末レオナルダイトサンプルを、400mlの0.01モル水酸化アンモニウムに溶解した。その後、溶液を、0.2μmの細孔サイズを有するゲルマンフィルタを通して濾過した。溶液を2LのパーParr圧力反応器中に、3gの、前に活性化されたCu1950Pと共に入れた。系をその後、3回、200psiの水素でパージした。その後、320psiの水素まで加圧し、23時間、150°Cで加熱した。触媒を濾過により除去した。得られたコロイド懸濁液は、低pHであっても安定であり、酸性官能基が全て、還元されて、アルコール基となったことが示された。この溶液のスピンコートされたサンプルを、SEMおよびAFMを用いて画像化し、1から2原子の層厚であり、横方向の次元がμm範囲である炭素質シートが生成されたことが証明された。<実施例2>2gのアグロリグを300mlのジメチルホルムアミドおよび32mlの水に溶解した。20mlのヒドラジンを添加し、混合物を還流カラムが取り付けられた丸底フラスコに入れた。混合物を100°Cで14時間還流させた。得られたコロイド懸濁液は、低pHであっても安定であり、酸性官能基が全て、還元されて、アルコール基となったことが示された。この溶液のスピンコートされたサンプルを、SEMおよびAFMを用いて画像化し、1から2原子の層厚であり、横方向の次元がμm範囲である炭素質シートが生成されたことが証明された。<実施例3>4gのアグロリグ、アメリカンコロイドカンパニーから入手した粉末レオナルダイトサンプルを、400mlの0.01モル水酸化ナトリウムに溶解した。その後、溶液を、0.2μmの細孔サイズを有するゲルマンフィルタを通して濾過した。溶液を2Lのパー圧力反応器中に、3gの、前に活性化されたラネーニッケルと共に入れた。系をその後、3回、200psiの水素でパージした。その後、740psiの水素まで加圧し、23時間、150°Cで加熱した。触媒を濾過により除去した。得られたコロイド懸濁液は、低pHであっても安定であり、酸性官能基が全て、還元されて、アルコール基となったことが示された。溶液を、強酸イオン交換樹脂カラムに通し、ナトリウムカチオンを除去した。この溶液のスピンコートされたサンプルを、SEMおよびAFMを用いて画像化し、1から2原子の層厚であり、横方向の次元がμm範囲である炭素質シートが生成されたことが証明された。<実施例4>4gのアグロリグ、アメリカンコロイドカンパニーから入手した粉末レオナルダイトサンプルを、400mlの0.01モルアルコール性水酸化アンモニウムに溶解した。塩基溶液を、1:1比の水およびエチルアルコール中で製造させた。その後、溶液を、0.2μmの細孔サイズを有するゲルマンフィルタを通して濾過した。その後、この溶液を銅およびニッケル箔上にスピンコートした。その後、スピンコートしたサンプルを空気乾燥させた。サンプルをチューブ炉中、600°C、5体積の水素を含むアルゴン雰囲気下で、加熱した。サンプルをその後、冷却し、得られたサンプルは箔表面を被覆するグラフェン様材料の膜を含んだ。<実施例5>実施例1からの溶液を空気乾燥させ、粉砕し325メッシュ粉末とした。その後、粉末をチューブ炉中、5体積の水素を含むアルゴン雰囲気下で、5時間、700°Cで加熱した。得られた粉末は、X線回折、XPS、およびAFMにより、グラフェンであることを確認した。<実施例6>実施例3からの溶液を、1ポリビニルアルコールを含む溶液と混合した。その後、溶液を鋳造し、0.27のグラフェンオールナノ粒子を含む膜を形成させた。得られた複合体は、純粋ポリマのもののほぼ5倍のモジュラスを有した。純粋ポリマは、164mPaの引張係数を有し、複合体は780mPaの引張係数を有した。例示的な実施形態の前記説明は、いずれの当業者も開示された対象を製造し、使用することができるように提供されたものである。これらの実施形態への様々な改変は、当業者には容易に明らかになるであろうし、本明細書で規定される一般原理は、革新的な能力を使用しなくても、他の実施形態に適用することができる。このように、主張される対象は、本明細書で示される実施形態に限定されることが意図されず、本明細書で開示された原理および新規特徴と一致する最も広い範囲が与えられる。この記載に含まれる全てのそのような追加の系、方法、特徴および利点は、特許請求の範囲内にあることが意図される。"