石墨烯 2017–“有问必有答”

如今,石墨烯的应用正处于成长期。目前已有石墨烯复合材料产品公开上市,还有更多颠覆性技术正在接近商业化。本文总结了 2017 年举足轻重的石墨烯故事。

“神奇材料 “石墨烯是一种由碳原子组成的二维六边形阵列,具有许多破纪录的非凡特性。自 2004 年首次剥离出石墨烯以来,大量研究人员对这种世界上第一种二维材料的基础物理学和潜在应用进行了探索,并因此获得了全球赞誉。如今,石墨烯的应用正处于成长期。目前已有石墨烯复合材料产品公开上市,还有更多颠覆性技术正在接近商业化。本文总结了 2017 年举足轻重的石墨烯故事。

11 月,《自然》杂志的一篇文章因使用 “石墨烯球 “作为手机锂离子电池的新型先进阳极而成为全球头条新闻。这种材料由涂有一层石墨烯的二氧化硅颗粒组成,可将能量容量提高 45%,充电速度提高 5 倍,相当于只需 12 分钟就能给手机充满电!这只是利用石墨烯提高电池和超级电容器性能的数百项研究之一。苏塞克斯大学的研究人员证明,电池并不是石墨烯能提高移动设备性能的唯一部件。在这里,石墨烯和银纳米线被涂覆在丙烯酸塑料上,制成了高导电性的柔性屏幕。这是取代目前手机中使用的脆性氧化铟锡屏幕的竞争者之一。值得注意的是,这项研究刚刚起步,这就提出了一个问题–这项技术能否实现工业化规模?如果可以,12 分钟充电的柔性手机还要多少年才能实现商业化?

石墨烯不仅具有高度导电性,还是人类已知最坚固的材料。麻省理工学院的科学家利用石墨烯的这一特性,创造出一种强度是钢10倍的材料,而密度仅为钢的5%。在这项研究中,二维石墨烯薄片经过压缩和加热后形成了一种三维结构,可在建筑和基础设施中用作钢材的轻质替代品。这一突破甚至可以激发航空航天领域人员的想象力。这种材料的密度极低,可以更方便地运输到太空,从而以更低的成本在星际间建造空间站和殖民地。

在过去一年里,氧化石墨烯在水净化技术中的应用也一直备受关注。众所周知,氧化石墨烯对水具有选择性渗透作用,而湖北大学的研究人员则设计出了另一种利用太阳能净化水的方法。这项技术使用氧化石墨烯气凝胶,在阳光照射下可将水加热到 45 摄氏度。通过高孔隙率的气凝胶结构,蒸发过程变得更快。然后,这种蒸汽可以通过低能耗方法凝结成纯水。目前还不知道这种工艺在工业规模上是否经济可行,可能还需要进一步提高导热性能。

虽然这些故事大多描述的是石墨烯技术的进步,但 2017 年也推出了许多令人兴奋的商业产品。除了石墨烯增强型自行车轮胎、滑雪板和钓鱼竿之外,还有一款超轻型高性能手表RM50-03。该产品由理查德-米勒(Richard Mille)和迈凯轮 F1 与曼彻斯特大学(University of Manchester)合作生产,可能会在未来几年为石墨烯在汽车行业的应用发展打开大门。所有石墨烯技术的商业化都需要考虑一个关键领域,那就是材料的可用性,而 William Blythe 的专业知识正是在这方面发挥作用。William Blythe 的 GOgraphene 团队致力于石墨烯产品的开发和推广,并为我们能够与客户合作优化其技术而感到自豪。如果您想进一步了解如何在您的应用中使用石墨烯,请与我们联系。

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