充電4分鐘續(xù)航1000公里,石墨烯電池石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯目前是世上**薄卻也是**堅硬的納米材料,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光,還是世界上電阻率**小的材料。石墨烯自2004年問世,2010年,石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾獎,在這幾年里,石墨烯一直備受關(guān)注。不僅是國內(nèi),包括國外也都在炒石墨烯電池的概念,美國豪華電動汽車制造商Fisker發(fā)布了旗下***純電動車型——FiskerEmotion,這款新車將會采用LG提供的“石墨烯固態(tài)電池”。據(jù)報道,F(xiàn)iskerEmotion在充滿電的情況下租段可提供640公里以上續(xù)航,并且只要9分鐘,就可以充入接近200公里的電量。石墨烯將會是21世紀重要,要優(yōu)先集中精力的新材料,市場應(yīng)用前景不可估量。江西石墨烯導(dǎo)電
這種石墨烯體材質(zhì)完整地復(fù)制了泡沫金屬的構(gòu)造,石墨烯以無縫連接的方法組成一個全連接的總體,兼具出色的電荷傳導(dǎo)能力、850平方米/克的比表面積、%的孔隙率以及5毫克/立方厘米的極低密度。負責該項目的**告知新聞記者,這種方式可控性好,容易放大,通過變動工藝條件可以調(diào)控石墨烯的平均層數(shù)、石墨烯網(wǎng)絡(luò)的比表面積、密度和導(dǎo)電性,并且使用基體卷曲的方式他們可制備出170毫米×220毫米及更大面積的石墨烯泡沫材質(zhì)?;谑┡菽c眾不同的三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造,中科院金屬所還使用原位聚合的方式制備出石墨烯泡沫/硅橡膠復(fù)合材料,在石墨烯添加量*為%的條件下,復(fù)合材料的電導(dǎo)率可達10西門子/厘米,比基于化學(xué)氧化剝離法制備的相同添加量的石墨烯復(fù)合材料的電導(dǎo)率提高了6個數(shù)量級,也大于碳納米管復(fù)合材料的電導(dǎo)率。而且這種復(fù)合材料有著很好的柔韌性和穩(wěn)定性,在彎折和拉伸等條件下*有很小的電阻變化,在應(yīng)力獲釋后可很快回復(fù)其原有形貌和電阻值,是一種完美的彈性導(dǎo)體材質(zhì),這一性能使其在柔性顯示器、可穿戴式移動通訊裝置和人造肌膚等柔性電子方面兼具空曠的應(yīng)用前途。在采訪終結(jié)時**強調(diào),以多孔金屬作為生長基體是石墨烯化學(xué)氣相沉積法發(fā)育的一條新思路。江西石墨烯納米材料石墨烯導(dǎo)電漿料中分散有少層石墨烯,可以作為電池正極導(dǎo)電劑。
大規(guī)模制備高質(zhì)量的石墨烯晶體材料是所有應(yīng)用的基礎(chǔ),發(fā)展簡單可控的化學(xué)制備方法是一種方便、可行的途徑,這需要化學(xué)家們長期不懈的探索和努力;石墨烯的化學(xué)修飾包括:將石墨烯進行化學(xué)改性、摻雜、表面官能化以及合成石墨烯的衍生物,發(fā)展出石墨烯及其相關(guān)材料(grapheneandrelatedmaterials),來實現(xiàn)更多的功能和應(yīng)用。石墨烯的表面化學(xué)性能:由于石墨烯晶體獨特的原子和電子結(jié)構(gòu),氣體分子與石墨烯表面間的相互作用將表現(xiàn)出許多特有的現(xiàn)象,這將為表面化學(xué)特別是表面催化研究提供一個獨特的模型表面;同時石墨烯具有完美的兩維周期平面結(jié)構(gòu),可以作為一個理想的催化劑載體,金屬/石墨烯體系將為表面催化研究提供一個全新的模型催化研究體系。
這項運用新工具2D材質(zhì)的研究展示了從鹽水中提供干凈飲用水的現(xiàn)實全世界前途。為了更好地理解離子運輸背后的基本機制,曼徹斯特大學(xué)的AndreGeim爵士***的一個團隊制作了原子尺碼的平整狹縫,尺碼*為幾埃。這些通道是化學(xué)惰性的,平均壁厚為埃刻度。研究人員在兩塊100納米厚的石墨晶體板上制造了狹縫設(shè)備,這些石墨板是通過刨削大塊石墨結(jié)晶獲取的。然后在將另一塊板放在***塊板上之前,在石墨晶體板的每個邊沿置放雙層石墨烯和單層MoS2的二維原子結(jié)晶的矩形片。這樣就獲取了墊片厚度的空隙?!熬拖衲靡槐緯?,在每個外緣置放兩個火柴,然后再放上另一本書,”Geim解釋說,“這引致書本表面之間的空隙,空隙的高度相等火柴的厚度。在我們的事例中,這些書是原子平緩的石墨晶體,火柴是石墨烯或MoS2單層?!边@種組裝靠范德華力結(jié)合在一起,狹縫尺寸與水通道蛋白的直徑大略相同,這對活生物體至關(guān)舉足輕重。狹縫是也許的很小大小,因為具較薄間隔物的狹縫是不安定的,并且也許由于相對壁之間的吸引而塌陷。在將離子浸泡離子溶液中時,如果在其上強加電壓,則離子會流過狹縫,并且該離子流將組成電流。該團隊通過狹縫測量離子電導(dǎo)率。常州第六元素氧化石墨(烯)產(chǎn)能達到1400噸/年,石墨烯粉產(chǎn)能達到100噸/年。
石墨烯的研究熱潮也吸引了國內(nèi)外材料植被研究的興趣,石墨烯材料的制備方法已報道的有:機械剝離法、化學(xué)氧化法、晶體外延生長法、化學(xué)氣相沉積法、有機合成法和碳納米管剝離法等。1、微機械剝離法2004年,Geim等***用微機械剝離法,成功地從高定向熱裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剝離并觀測到單層石墨烯。Geim研究組利用這一方法成功制備了準二維石墨烯并觀測到其形貌,揭示了石墨烯二維晶體結(jié)構(gòu)存在的原因。微機械剝離法可以制備出高質(zhì)量石墨烯,但存在產(chǎn)率低和成本高的不足,不滿足工業(yè)化和規(guī)?;a(chǎn)要求,目前只能作為實驗室小規(guī)模制備。2、化學(xué)氣相沉積法化學(xué)氣相沉積法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在規(guī)模化制備石墨烯的問題方面有了新的突破。CVD法是指反應(yīng)物質(zhì)在氣態(tài)條件下發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成固態(tài)物質(zhì)沉積在加熱的固態(tài)基體表面,進而制得固體材料的工藝技術(shù)。麻省理工學(xué)院的Kong等、韓國成均館大學(xué)的Hong等和普渡大學(xué)的Chen等在利用CVD法制備石墨烯。他們使用的是一種以鎳為基片的管狀簡易沉積爐,通入含碳氣體,如:碳氫化合物,它在高溫下分解成碳原子沉積在鎳的表面,形成石墨烯,通過輕微的化學(xué)刻蝕,使石墨烯薄膜和鎳片分離得到石墨烯薄膜。 利用氧化石墨制備的石墨烯導(dǎo)熱膜,導(dǎo)熱系數(shù)高。江西石墨烯納米材料
石墨烯可提高涂層的附著力,降低漆膜厚度,使漆膜更加耐磨,使用壽命長。江西石墨烯導(dǎo)電
石墨烯導(dǎo)電性能較好,且具有很高的熱輻射系數(shù),在散熱涂料中添加石墨烯,通過“導(dǎo)熱搭橋”機理,涂層的散熱面積大幅增加,有助于將熱源的熱量快速散發(fā)。此外,漆膜中的石墨烯,還能夠避免因高溫造成的涂層耐老化性下降,有助于在高溫環(huán)境中長期使用。石墨烯輻射的光波波長是3—15微米左右,與人體發(fā)射的紅外頻譜接近,所以,石墨烯能發(fā)射的“生命光波”被吸收產(chǎn)生溫熱效應(yīng),能與生物體內(nèi)細胞的水分子產(chǎn)生***的“共振”,使人體微血管擴張,血液循環(huán)加快,促進機體的新陳代謝,提高機體的免疫能力。第六元素研發(fā)的“石墨烯重防腐涂料”,率先在國內(nèi)實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,于2015年通過工信部組織的“科技成果鑒定”,達到“世界先進水平”。該技術(shù)目前已在國信、華潤、龍源等海上風電塔筒,“京廣線”隴海鐵路橋梁,以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所進行了試驗性涂裝。產(chǎn)品主要應(yīng)用客戶有重慶三峽、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中國電子科技集團公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江蘇道蓬科技有限公司聯(lián)合完成的 “基于薄層石墨烯的重防腐涂料體系產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)與工程應(yīng)用”項目獲得2022年度江蘇省科學(xué)技術(shù)三等獎。江西石墨烯導(dǎo)電
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