中科院金属研究所沈阳材质科学国家(联合)实验室科研人员运用化学气相沉积法制备出石墨烯三维网络构造材质,一举攻陷石墨烯制备难题,将石墨烯制备带入产量高、生长面积大的新时代。这一突破不久前入选了2011年度中国科学**进展。为了揭露石墨烯这一隐秘材质的面纱,新闻记者日前采访了中科院金属所的科研人员。据介绍,石墨烯是一种新型碳材质,为单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构。石墨烯的导电性极好,在射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、***和高导复合材料、高性能锂离子电池组和超级电容器等方面展现出极大的应用潜力,成为全人类目前已知的强度**高的物质。它不*可以开发制造出薄如纸片的超轻型飞机材质、超韧性的防弹衣,甚至还能为将来制造“太空电梯”缆线敞开期望之门。但是,繁复的制造工艺阻挠着石墨烯的普遍使用。高质量石墨烯的大量制备以及把石墨烯片组装成具备特定构造的材质对综合利用石墨烯的众多不错特性、实现商业化应用具备极度关键的含义。据该所科研人员介绍,他们在石墨烯三维体材质的宏量制备和应用中使用泡沫金属作为生长基体,运用化学气相沉积法方式制备出兼具三维连接网络构造的泡沫状石墨烯体材质。石墨烯导热性能优异,可制备导热复合材料、散热涂料等。中国香港石墨烯浆料
石墨烯导电性能较好,且具有很高的热辐射系数,在散热涂料中添加石墨烯,通过“导热搭桥”机理,涂层的散热面积大幅增加,有助于将热源的热量快速散发。此外,漆膜中的石墨烯,还能够避免因高温造成的涂层耐老化性下降,有助于在高温环境中长期使用。石墨烯辐射的光波波长是3—15微米左右,与人体发射的红外频谱接近,所以,石墨烯能发射的“生命光波”被吸收产生温热效应,能与生物体内细胞的水分子产生***的“共振”,使人体微血管扩张,血液循环加快,促进机体的新陈代谢,提高机体的免疫能力。在紧身运动衣、瑜珈服、慢跑服、泳装、防晒服、跑步鞋等运动系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、持续导热、防紫外线和高耐磨等特性,从而得到防臭、亲肤、散热、防晒的多功能性运动面料。在无缝内衣、棉纺内衣、婴孕内衣等内衣系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、远红外等特性,从而得到安全、康护、舒适的多功能内衣面料。在床垫、床单、被套、沙发套等家纺系列中,使用石墨烯锦纶长丝或混纺纱线,可以利用石墨烯锦纶AAA级抑菌、无重金属、防螨、远红外等特性。 江苏石墨烯涂料石墨烯中碳原子的配位数为3,键与键之间的夹角为120°。
在声学领域,利用石墨烯材料极低的质量密度、极薄的厚度以及极高的机械强度的优异特性,其可作为振膜应用于发声器件中,可获得优异的频谱特性。第六元素研发的石墨烯振膜,经过客户测试,该石墨烯发声器件具有非常好的频谱特性,保真度高。挂脖蓝牙耳机采用的是石墨烯振膜有薄且强韧的特点,精确传递声音又不会过薄变形。其实石墨烯同样也是一种可以用来做振膜的材料。相信不少人都知道,石墨和钻石其实是同样的碳元素物质。石墨烯同样也是一种天然的材料,但是也就是近年才真正有技术能真正人工分离石墨烯,并且应用在材料方面。传统的塑胶pv材料的振膜,并不足够满足复杂多样的声音同时呈现,新的石墨烯材料由于具备较好的韧性和强度,所以称为了耳机振膜新的选材。由于超轻超薄形变以后还能轻易恢复,满足耳机用不高的功率驱动振膜产生复杂的声音。
科学家们逐渐发现碳素材料在硬度、光学特性、耐热性、耐辐射特性、耐化学药品特性、电绝缘性、导电性、表面与界面特性等方面比其它材料优异,可以说碳材料几乎包括了地球上所有物质所具有的特性,如**硬-**软,绝缘体-半导体-良导体,绝热-良导热,全吸光-全透光等,因此具有***的用途。碳纳米管是由碳原子形成的石墨烯片层卷成的无缝、中空的管体,一般可分为单壁碳纳米管、多壁碳纳米管和双壁碳纳米管。根据尺寸大小将碳球分为:(1)富勒烯族系Cn和洋葱碳(具有封闭的石墨层结构,直径在2-20nm之间),如C60,C70等;(2)未完全石墨化的纳米碳球,直径在50nm一1μm之间;(3)碳微珠,直径在11μm以上。另外,根据碳球的结构形貌可分为空心碳球、实心硬碳球、多孔碳球、核壳结构碳球和胶状碳球等。 石墨烯将会是21世纪重要,要优先集中精力的新材料,市场应用前景不可估量。
纳米碳材料是指分散相尺度至少有一维小于100nm的碳材料。分散相既可以由碳原子组成,也可以由异种原子(非碳原子)组成,甚至可以是纳米孔。纳米碳材料主要包括四种类型:石墨烯、碳纳米管,碳纳米纤维,纳米碳球。碳元素是自然界中存在的与人类**密切相关、**重要的元素之一,它具有SP、SP2、SP3杂化的多样电子轨道特性,在加之SP2的异向性导致晶体的各向导性和其它排列的各向导性。因此以碳元素为***构成元素的碳素材料具有各式各样的性质,并且新碳素相合新碳素材料还不断被发现和人工制得。事实上,没有任何元素能像碳这样作为单一元素可形成像三维金刚石晶体、二维石墨层片、一维卡宾和碳纳米管、零维富勒烯分子等如此之多的结构与性质完全不同的物质。表1给出了碳的化学键合及其形成的各种典型有机物、无机物和碳相的例子。 主要用于锂离子电池、涂料、油墨、塑料、橡胶等领域。山东石墨烯复合材料
石墨烯抗静电阻燃复合材料具备优异的抗静电性能和阻燃性能。中国香港石墨烯浆料
目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料(“超级铜”),“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成,石墨烯超级铜导电率高于银10%,如成功应用于电机,若按10%替换,则每年节约用电,相当于葛洲坝电站近2个月的发电量,节约电费约20亿元。近日,中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍,“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发,是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成,实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证,超级铜的导电性能超过银10%,如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料,那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站(2022年葛洲坝电站完成发电量)。目前,“超级铜”已完成中试验证,验证了超级铜的量产可行性,并实现了小批量生产,接下来将加快批量化制造进程。 中国香港石墨烯浆料