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    石墨烯常用模切材料
    来源:科健仪器 时间:2017-05-15
    石墨烯常用模切材料
    石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸取2.3%的光;导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-8Ω·cm,比铜或金银更低,为世上电阻率最小的材料。因其电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。同时由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。
     
    石墨烯(Graphene)是一种由碳原子构成的单层片状结构的新材料。是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料。此材料于2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov),成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因在二维石墨烯材料的开创性实验,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。
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    石墨烯提取工艺
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    应用领域:
    石墨烯具备众多优异的力学、光学、电学和微观量子性质。具备导热系数高、电子迁移率高、电阻率低、机械强度高等众多普通材料不具备的性能,未来将在电极、电池、晶体管、触摸屏、太阳能、传感器、超轻材料、医疗、海水淡化等众多领域应用, 可以说是最有前景的先进材料之一。
     
    1.电池领域:
    新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。石墨烯超级电池的成功研发,也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题。其冲电速度为普通电池的1000倍,电池的储存量也是普通电池的数倍,美国成功研究出一次充电即可行驶500英里的电动汽车。
     
    2.太阳能电池领域,替代多晶硅:
    目前太阳能研究的主要方向之一是利用有机化合物(即含碳化合物)代替昂贵的高纯度硅板,以制作价廉质轻且柔性的太阳能电池。但是这种有机太阳能电池的发展关键在于找到与有机太阳能电池匹配的柔性的、透明的、低成本的电极材料。
    石墨烯透明导电膜具有对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性,是转换效率非常高的新一代太阳能电池最理想材料。
     
    3.超级电容器:
    超级电容器是基于高比表面积炭电极/电解液界面产生的电容,或者基于过渡金属氧化物/导电聚合物的表面及体相所发生的氧化还原反应来实现能量存储和转换的电子元件。其构造和电池类似,主要包括正负电极、电解液、隔膜和集流体。
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    4.触摸屏:
    高透和高导电是石墨烯应用于触摸屏的又一大热点。近几年随着智能手机和平板电脑的大规模普及,全球触摸屏需求量也随之大幅增加。预计未来需求的增长仍将持续。
     
    5.手机、电脑、LED散热领域:
    与传统光源一样,L ED在工作期间也会产生热量,而热量多少取决于发光效率,然而只有约30-40%的电能转化为光能,其余60-70%的能量主要以非辐射点阵振动的形式转化热能。在手机等电子产品越来越薄的趋势下,石墨烯优异的散热性能受到极大关注。
     
    6.石墨烯集成电路:
    半导体产业界存在著名的摩尔定律:芯片的集成度每18个月至2年提高一倍, 即加工线宽缩小一半。未来摩尔定律将很难继续有效。主要原因在于,硅材料的加工极限一般为10纳米线宽,尺寸再继续缩小下去,将会产生量子效应, 原有的宏观物理原理不再适用。因此, 电路线宽小于1 0纳米,产品的性能稳定将无法保证。
    可是现在,石墨烯和碳纳米管等新材料的出现,极有可能打破摩尔定律的天花板。相比硅材料,石墨烯和碳纳米管的电子迁移率更高、尺寸更小,同时具备良好的导热性和载流子传导率,可以用于制作性能优良的微电子器件。
     
    7.医疗领域:
    制造医用消毒品和食品包装。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用石墨烯的这一特性可以制作绷带,食品包装,也可生产抗菌服装、床上用品等。
     
    8.军用领域:
    石墨烯是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料,有望制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、超坚韧的防弹衣,具有军事用途。
     
    石墨烯的优异性能
    ◆理论比表面积高达2600m2/g VS 活性炭800-1000m2/g
    ◆导热系数高达5300w/m·k VS铜400w/mk
    ◆电子迁移率超过15000cm2/VS 硅1400cm2/v·s
    ◆电阻率约10^-6 Ω·cm
    ◆透光率高达98%
    ◆实测弹性模量为1060Gpa ◆良好的结晶性
    ◆半整数的量子霍尔效应 ◆永不消失的电导率


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