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石墨烯最常用的使用方法是什么?

石墨烯可能是最著名的科学发现之一赢得了“神奇材料”的描述。

2004年,石墨烯在曼彻斯特大学从石墨中分离出来后,获得了这项荣誉。它还见证了2010年诺贝尔物理学奖授予它的创造者。让我们来看看为什么!

这种2D材料——世界上第一种——是由紧紧束缚在六角形蜂窝晶格中的单层碳原子创造出来的。它既是最薄的材料(比一根头发还要细一百万倍),也是最坚固的材料,比钢铁强200倍。

石墨烯重量轻,弹性好,一克石墨烯就可以覆盖一个足球场。但是除了像这样的物质属性——这些属性让它的能力看起来几乎难以置信——它还有什么潜力可以解决现实世界的的问题?

从电子产品到飞机和水净化

石墨烯的结构意味着它具有出色的电气和导热性,使其适用于电子,太阳能电池,电池和高速晶体管。同样,它具有在包括飞机,建筑物甚至航天器的任何数量的工业应用中使用的复合材料和保护涂层中的潜力。

传感器、生物医学技术、能源和海水淡化膜等设备的使用都可以从石墨烯中受益。

该材料的潜在应用包括:

  • 基于石墨烯的电极用于锂离子电池 - 允许手机保持最多10倍并更快地加载10倍
  • 超级电容器电极,增加30000倍的太阳能存储
  • 取代硅芯片,创造出速度快1000倍的电脑
  • 水过滤 - 允许水分子通过石墨烯涂覆的膜,同时捕获污染物

新型“绿色”石墨烯的成本效益和纯度

这种材料的最新发展之一是“绿色”石墨烯。“绿色”石墨烯是在等离子体反应堆中制造的,在等离子体反应堆中引入甲烷,然后分解产生元素碳和氢。这种可扩展的过程——形成单层石墨烯——只需要不到一秒钟。采用Brunauer-Emmett-Teller (BET)表征技术(旨在解释气体分子在固体上的物理吸附)测量的“绿色”石墨烯的表面积显示石墨粉的表面积提高了300倍。

这种大规模生产石墨烯的方法,无论是速度还是成本效益,都使其优于其他制造工艺,如剥离或还原氧化石墨烯的方法。后一种方法存在许多缺陷,包括生产成本、工艺可伸缩性和所生产的石墨烯纯度不足。

作为林道诺贝尔奖得主会议网站报道在美国,制造石墨烯的机械剥离和化学气相沉积方法既不“具有足够的成本效益,不适合大规模生产”,也不适用于“要求杂质尽可能少的单层石墨烯”的应用。

一股颠覆工业未来的力量

石墨烯应用的发展正在加速推进,全球新专利申请数量不断增加。

回到石墨烯诞生的最初机构——曼彻斯特大学——研究人员刚刚开发出一种石墨烯测试系统针对特定肾脏疾病的疾病相关抗体。与石墨烯的特性给创新者带来的承诺相一致,据报道,与现有的选择相比,这种新系统“便宜、快速、简单和灵敏”。

必威里面的开元棋牌此外,Goodfellow还提供了大量的石墨烯和氧化石墨烯产品,如支撑在金属或聚合物基体中的单层石墨烯、石墨烯墨水、用于3D打印的石墨烯增强单丝等。“绿色”石墨烯主要以粉末形式存在,即一层到几层石墨烯。

如果您认为您可以受益于石墨烯的使用或了解更多关于其应用,请联系Goodfellow团队或访问必威里面的开元棋牌我们网站上的石墨烯页面

参考

  1. https://www.lindau-nobel.org/de/blog-the-wonder-material-graphene/