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。高导电石墨烯铜复合材料又称为超级铜。附近石墨烯浆料
和普通铅酸电池来比,石墨烯电池由于铅版密度更大,所以能跑得更远,用得更久。但是石墨烯电池价格,是普通铅酸电池的两倍。石墨烯电池,铅酸电池和锂电池,因为制作工艺不同。电池本身的重量和使用寿命,都是有差别的,而且还是比较大的。当然越好的电池就越贵,像锂电池就要比石墨烯和铅酸电池价格高出几倍。石墨烯电池是**近两年才兴起的一种新电池。石墨烯它却不是真正的石墨烯电池,也有**部门为此辟谣过。现在消费者基本认清了,所谓的石墨烯电池。就是把电池内部的铅板加厚,让电池重量和寿命比铅酸高。大家也可以理解成石墨烯电池就是加量的铅酸电池,石墨电池的价格和寿命,是介于锂电池和铅酸电池之间的。到底该不该选石墨烯电池,还得看与普通铅酸电池的对比。从寿命上看,石墨烯电池完整的充放电次数在600次左右,铅酸电池寿命在400次左右。综合寿命和价格,石墨烯电池和铅酸电池,如果同时充放电次数2400次,价格上铅酸电池要比石墨烯电池换电成本低。不过铅酸电池要换电6次,而石墨烯电池只需要换电4次,石墨烯电池更省心。附近石墨烯浆料石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。
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,从而得到安全、康护、舒适的多功能家纺面料。石墨烯内暖纤维长丝、短纤规格齐全,短纤可与棉毛丝麻等天然纤维以及涤纶腈纶等其他各种纤维等其他各种纤维搭配混纺,长丝可与各种纤维交织,制备不同功能需求的纱线面料。在纺织领域,可以制成内衣、内裤、袜类、婴幼服饰、家居面料、户外服装等。石墨烯内暖纤维的用途并不仅限于服装领域,还可以应用于车辆内饰、美容医疗卫材、摩擦材料、过滤材料等。
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。第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”,率先在国内实现了产业化应用,于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”,达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒,“京广线”陇海铁路桥梁,以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的“基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。石墨烯极少添加量可改善材料力学性能。
石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣,石墨烯材料的制备方法已报道的有:机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年,Geim等***用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。超级铜具有优异的高频性能,强磁场下交流(频率约1MHz)等效电阻,相比纯铜低20%以上。附近石墨烯浆料
石墨烯具有良好的导电性能,能够与涂料中的锌粉产生协同效应。附近石墨烯浆料
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化方式形成的蜂窝状平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的准二维材料,所以又叫做单原子层石墨。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。由于其十分良好的强度、柔韧、导电、导热、光学特性,在物理学、材料学、电子信息、计算机、航空航天等领域都得到了长足的发展。附近石墨烯浆料