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深度:石墨烯的儲能特性及其前景展望

Michaeltuo?來源:電源技術(shù)? 2017年02月16日 08:39 ? 次閱讀

  能源和環(huán)境問題是目前人類亟需解決的兩大問題。在化石能源日漸枯竭、環(huán)境污染日益嚴(yán)重、全球氣候變暖的今天,尋求替代傳統(tǒng)化石能源的可再生綠色能 源、謀求人與環(huán)境的和諧顯得尤為迫切。新型的可再生能源,譬如風(fēng)能和太陽能 等的利用,電動汽車、混合動力電動車的逐步市場化,各種便攜式用電裝置的快速發(fā)展,均需要高效、實用、“綠色”(零污染、低污染)的能量儲運體系。對于新型的“綠色”儲能器件,在關(guān)切其“綠色”的同時,高功率密度、高能量密度則是其是否可以真正替代傳統(tǒng)能量儲運體系的重要指標(biāo)。新型的電源體系,特別是二次電池或者超級電容器是目前重要的“綠色”儲能裝置。而其中核心部分是性能優(yōu)異的儲能材料。各種碳質(zhì)材料,特別是 sp2 雜化的碳質(zhì)材料,由于其特殊的層狀結(jié)構(gòu)或者超大的比表面積,成為重要的儲能材料或者儲能體系的電極材料。作為sp2雜化碳質(zhì)材料的基元結(jié)構(gòu)的單層石墨——石墨烯(graphene),2004年被成功制備;獨特的結(jié)構(gòu)——真正的表面性固體(無孔、表面碳原子比例為 100% 的超大表面材料),使其成為下一代碳質(zhì)電極材料的重要選擇。

  1 sp2 雜化碳質(zhì)材料:重要的儲能材料

  碳是自然界廣泛存在的一種元素, 具有多樣性、特異性和廣泛性的特點。碳元素可以 sp、sp2 、sp3 三種雜化方式形成固體單質(zhì)。而 sp2 雜化形成的碳質(zhì)材料的基元結(jié)構(gòu)是二維石墨烯片層。如圖1所示,如果在六元環(huán)形成的石墨烯晶格結(jié)構(gòu)中存在五元環(huán)的晶格, 就會使石墨烯片層翹曲, 當(dāng)有12個以上五元環(huán)晶格存在時就會形成零維的富勒烯;碳納米管可以看作是石墨烯沿一定角度卷曲形成的圓筒狀一維材料;石墨烯片層相互作用、疊加,便形成了三維的體相石墨。而作為無定形的多孔碳質(zhì)材料(活性炭、活性炭纖維及炭氣 凝膠等) 則是由富含缺陷的微晶石墨炭(厚度和尺度很小的三維石墨片層結(jié)構(gòu))相互作用形成。

  

  碳質(zhì)材料是目前在綠色電源體系中應(yīng)用最廣泛的電極材料之一。鋰離子二次電池、超級電容器、太陽電池、燃料電 池、儲氫 / 甲烷等新能源領(lǐng)域,無處不有 碳質(zhì)材料的身影。sp2 雜化的碳質(zhì)材料具有石墨(或者尺度較小的微晶石墨)層狀結(jié)構(gòu)或者由大量缺陷而形成的織構(gòu)特征 (豐富孔隙)和大的比表面積,而成為重要的電極材料,這些材料主要包括:石墨材料、多孔炭材料以及碳納米管等。結(jié)構(gòu)少缺陷的層狀 sp2 碳石墨材料是目前應(yīng)用最為廣泛的商用鋰離子電池負(fù)極材料;富含缺陷的多孔碳質(zhì)材料是目前超級電容器的主要電極材料;而碳納米管作為一種新穎的sp2雜化碳質(zhì)材料,又被預(yù)測將可能廣泛應(yīng)用于染料敏化太陽電池中。

  不論商品化或者尚處于研發(fā)階段的“綠色”儲能器件,其性能和性價比還有 待提高,對sp2雜化的碳質(zhì)材料進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化、改性,開發(fā)更高性能或者更高性價比的電極材料是材料科學(xué)家的使命。以超級電容器為例,在其真正走向大規(guī)模應(yīng)用之前,更高功率密度、更高能量密度、性價比高的碳質(zhì)電極材料的開發(fā)是材料科學(xué)家必須完成的任務(wù)。筆者認(rèn)為,在碳基超級電容器材料的研發(fā)方面,材料科學(xué)家可以從如下幾個方面進(jìn)行工作:

  (1) 擴充儲電空間——高的能量密度

  碳基電雙層電容器的儲電機理是電荷在電極表面的有序富集。對于超級電容器,適合電荷聚集的有效“表面積”越大(電解質(zhì)溶液可以接觸的表面),其儲電容量越大。不含缺陷的sp2碳質(zhì)材料的極限比表面積 (單層石墨烯片層) 是2 630 m2/g;而富含缺陷的sp2碳質(zhì)材料的極限比表面積還要大于這個數(shù)值。由于一般方法很難獲得單層石墨烯片層,提高碳質(zhì)材料比表面積的主要方法是在碳質(zhì)材料中營造孔隙,提高表面碳原子的比例,從而增加其比表面積;而孔隙率的增加制約了其功率特性的進(jìn)一步提高。如何在提高比表面積,獲得高能量密度的同時,保持高的功率特性是獲得高性能超 級電容器的重要課題。

  (2) 控制微觀結(jié)構(gòu)和宏觀織構(gòu)——高的功率特性

  一般來說,主要通過提高孔隙率來獲得高比表面積碳質(zhì)電極材料。但孔隙的存在帶來另一個問題,即電解質(zhì)溶液的擴散問題等。如何在提高比表面積的同時,保持其電解質(zhì)溶液對靜電荷儲存表面的浸潤,保證電解質(zhì)離子以較高速率從溶液體相向碳質(zhì)材料表面擴散,是碳質(zhì)電極材料方面需要解決的重要問題之一。

  (3) 提高石墨烯片層結(jié)構(gòu)完整性——低內(nèi)阻和高導(dǎo)電特性

  電極材料需要良好的導(dǎo)電特性,完整的石墨烯片層具有良好的導(dǎo)電特性。作為電極材料的sp2碳質(zhì)材料應(yīng)該具有良好的結(jié)構(gòu)完整性。通過活化等方法營造孔 隙——缺陷,在提高碳質(zhì)材料比表面的同時,導(dǎo)電特性變差。如何在提高比表面積的同時,不降低sp2碳的導(dǎo)電特性也是提高碳質(zhì)電極材料性能需要克服的瓶頸。 作為sp2雜化碳質(zhì)材料基元結(jié)構(gòu)的單層或者薄層石墨烯,是可以解決以上瓶頸的理想材料。主要原因如下:單層或者數(shù)層石墨烯片層,具有無孔隙的二維平面結(jié)構(gòu)。儲電空間位于石墨烯片層表面,其儲能特性完全依賴于石墨烯的比表面積和表面化學(xué)。微米級的石墨烯片層搭接形成石墨烯宏觀體,具有簡單的織構(gòu)特性,不含孔隙,與電解質(zhì)溶液有良好的接觸。經(jīng)過與其它材料的復(fù)合,可以調(diào)控其織 構(gòu),保證材料良好的功率特性。如果作為鋰離子電池負(fù)極材料,鋰離子在薄層石墨烯片層(片層尺度在微米級,遠(yuǎn)小于體相石墨)之間的擴散路徑比較短,可以大大提高其功率特性。石墨烯片層零缺陷或者少缺陷,保證其具有良好的導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性,是電極材料,特別是微型的電源器件所用電極材料的理想候選。

  基于以上幾點,作為sp2雜化材料的單層或者薄層(2~10 層)石墨烯是理想的超級電容器電極材料,可望提高超級電容器的功率和能量密度。同時由于其獨 特的薄層、縱向和橫向尺度的可切割性、良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電特性,石墨烯也是其他儲能體系的理想候選材料。

  2 sp2碳質(zhì)材料的基元材料 ——石墨烯 :誕生和奇特性質(zhì)

  2004 年,曼徹斯特大學(xué)的Geim小組首次用機械劈裂法(mechanical cleavage)獲得單層和薄層石墨烯。在此之前,科學(xué)家們一直認(rèn)為嚴(yán)格的二維晶體熱力學(xué)不穩(wěn)定,不可能獨立存在。

  石墨烯是目前已知最薄的二維材料,完美的石墨烯具有理想二維晶體結(jié)構(gòu),由六邊形晶格組成。自從被成功制備出來,石墨烯在全世界范圍內(nèi)引起了一股新的研究熱潮——物理、化學(xué)、材料科學(xué)家開始對石墨烯進(jìn)行系統(tǒng)研究,各種極具魅力的奇特性質(zhì)相繼被發(fā)現(xiàn),被預(yù)測很有可能會在很多領(lǐng)域引起革命性的變化。目前,主要的石墨烯制備方法有機械劈裂法、外延晶體生長法、化學(xué)氣相沉積法、氧化石墨的熱膨脹和還原方法。還有其他一些制備方法也陸續(xù)被開發(fā)出來,如氣相等離子體生長技術(shù),靜電沉積法和高溫高壓合成法等。

  筆者認(rèn)為,在這些方法中,最有可能實現(xiàn)石墨烯規(guī)模化制備,實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用的是氧化石墨的熱膨脹法和還原法。這種方法的主要過程是:將氧化石墨在短時間內(nèi)快速升溫到一定溫度以上 (一 般的方法是1 000 ℃以上),使氧化石墨 片層通過片層間官能團的分解作用而互相剝離。氧化石墨烯還原法,是以氧化石墨為原料,在溶劑中超聲,得到氧化石墨烯溶液,然后用化學(xué)還原劑還原,得到石墨烯。現(xiàn)有的很多研究工作也是基于這兩種方法進(jìn)行的。我們小組發(fā)明了低溫 熱膨脹技術(shù),可以低成本獲得宏量石墨烯材料。

  石墨烯是真正的表面性固體,理想的單層石墨烯具有超大的比表面積(2 630 m2 /g),是很有潛力的儲能材料。石墨烯也具有良好的電學(xué)、力學(xué)、光學(xué)和 熱學(xué)性質(zhì)。石墨烯是一種沒有能隙的半導(dǎo)體,它具有比硅高很多的載流子遷移率(2×105 cm2 /V),在室溫下有微米級的平均自由程和大的相干長度,因此石墨烯是納米電路的理想材料,也是驗證量子效應(yīng)的理想材料;石墨烯具有良好的導(dǎo)電性,其電子的運動速度達(dá)到了光速的 1/300,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了電子在一般導(dǎo)體中的運動速度。石墨烯具有良好的透光性,是傳統(tǒng)ITO膜潛在替代產(chǎn)品。石墨烯具有良好的熱學(xué)性質(zhì),Ghosh等利用基于微拉曼光譜的無觸點技術(shù)測量得到石墨烯的熱導(dǎo)率為3080~5150 W/mK。 石墨烯也具有非常高的力學(xué)強度,Liu和Lee等分別利用第一原理計算和實驗證明石墨烯片層是目前已知強度最高的材料,其理想強度為110~130GPa。

  良好的導(dǎo)電性是其他大比表面積碳質(zhì)材料很難具有的獨特性質(zhì),預(yù)示著石墨烯很可能是性能極佳的電極材料;而良好的熱導(dǎo)性質(zhì)、光學(xué)性質(zhì)和力學(xué)強度, 也預(yù)示著石墨烯材料可用于超薄型、超微型的電極材料和儲能器件,而這樣的儲能元件可用于高密度的納電子器件和高功率電池組中。

  3 具有理想二維結(jié)構(gòu)的石墨烯:新型儲能材料

  3.1 石墨烯在超級電容器中的應(yīng)用

  碳質(zhì)材料是最早也是目前研究和應(yīng)用得很廣泛的超級電容器電極材料。用于超級電容器的碳質(zhì)材料目前主要集中于活性炭(AC)、活性炭纖維(ACF)、炭氣凝膠、碳納米管(CNTs)和模板炭等。這些sp2碳質(zhì)材料的基元材料是石墨烯。自石墨烯被成功制備出來后,人們開始探究其這種極限結(jié)構(gòu)的 sp2 碳質(zhì)材料在超級電容器里應(yīng)用的可能性。

  Ruoff小組利用化學(xué)改性的石墨烯作為電極材料,測試了基于石墨烯的超級電容器的性能。這種石墨烯材料的電容性能在水系和有機電解液中的比電容 分別可以達(dá)到135 F/g和99 F/g(圖 2)。Rao等人比較了通過三種方法制備的石墨烯的電容性能。在硫酸電解液中,通過氧化石墨熱膨脹法和納米金剛石轉(zhuǎn)化法得到的石墨烯具有較高的比電容,可以達(dá)到117 F/g;在有機電解液中,電壓為3.5 V的時候,其比電容和比能量可以達(dá)到 71F/g 和31.9 Wh/kg。

  

  我們小組通過低溫?zé)崤蛎浄ㄖ苽涞氖┎牧希唇?jīng)任何后處理,在 30%(質(zhì) 量分?jǐn)?shù)) KOH 電解液中,其比電容可以達(dá)到180~230 F/g;與氧化物復(fù)合后,比電容得到大幅提高,同時具有良好的功率特性。中科院金屬所和南開大學(xué)相關(guān)小組也已經(jīng)取得很好的研究進(jìn)展。

  石墨烯材料應(yīng)用于超級電容器有其獨特的優(yōu)勢。石墨烯是完全離散的單層石墨材料,其整個表面可以形成雙電層;但是在形成宏觀聚集體過程中,石墨烯片層之間互相雜亂疊加,會使得形成有效雙電層的面積減少(一般化學(xué)法制備 獲得的石墨烯具有200~1 200 m2/g)。即使如此,石墨烯仍然可以獲得100~230 F/g 的比電容。如果其表面可以完全釋放,將獲得遠(yuǎn)高于多孔炭的比電容。在石墨烯片層疊加,形成宏觀體的過程中,形成的孔隙集中在 100 nm 以上,有利于電解液的擴散,因此基于石墨烯的超級電容器具有良好的功率特性。

  3.2 石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用

  對鋰離子電池負(fù)極材料的研究,主要集中在碳質(zhì)材料、合金材料和復(fù)合材料等方面。碳質(zhì)材料是最早為人們所研究并應(yīng)用于鋰離子電池商品化的材料,至今仍是大家關(guān)注和研究的重點之一。碳質(zhì)材料根據(jù)其結(jié)構(gòu)特點可分成可石墨化炭(軟炭)、 無定形炭(硬炭)和石墨類。目前對碳負(fù)極的研究主要是采用各種手段對其表面進(jìn)行改性,但是對人造石墨再進(jìn)行表面處理將進(jìn)一步增加制造成本,因此今后研究的重點仍將是怎樣更好地利用廉價的天然石墨和開發(fā)有價值的無定形碳材料。因此,從石墨出發(fā)制造低成本高性能的鋰離子電池負(fù)極材料是現(xiàn)在的主要研究方向。石墨烯作為一種由石墨出發(fā)制備的新型碳質(zhì)材料,單層或者薄層石墨(2~10 層的多層石墨烯)在鋰離子電池里的應(yīng)用潛力也落入研究者的視野之中。

  Yoo等人研究了石墨烯應(yīng)用于鋰離子二次電池負(fù)極材料中的性能,其比容量可以達(dá)到540 mAh/g。如果在其中摻入C60和碳納米管后,負(fù)極的比容量可以達(dá)到784 mAh/g 和730 mAh/g。Khantha 等人通過理論計算討論了石墨烯的儲鋰機理。

  我們運用低溫法制備的石墨烯材料直接用于鋰離子二次電池的負(fù)極材料,其首次放電比容量可以達(dá)到 650 mAh/g。經(jīng)過改性,此結(jié)果還可以提高。但其首次充放電效率和循環(huán)效率較低,需要對石墨烯結(jié)構(gòu)進(jìn)行改性。多層石墨烯由于具有一定的儲鋰空間,同時鋰離子的擴散路徑比較短,因此應(yīng)該具有較好的功率特性。相關(guān)小組目前正在開展石墨烯的結(jié)構(gòu)改性和復(fù)合,進(jìn)行相關(guān)的研究工作。

  3.3 石墨烯在太陽電池中的應(yīng)用

  除了顯示出作為超級電容器和鋰離子電池的巨大潛力外,石墨烯也在太陽電池、儲氣方面展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。二維的石墨烯具有良好的透光性和導(dǎo)電性, 是很有潛力替代ITO的材料。利用石墨烯制作透明導(dǎo)電膜并將其應(yīng)用于太陽電池中也成為人們所研究的熱點。

  Wang 等人利用氧化石墨熱膨脹后熱處理還原得到的石墨烯制作為透明導(dǎo) 電膜應(yīng)用于染料敏化太陽電池中,取得了較好的結(jié)果。制備的石墨烯透明導(dǎo)電膜的電導(dǎo)率可以達(dá)到 550 S/cm,在 1000~3000nm 的光波長范圍內(nèi),透光率可以達(dá)到 70%以上(圖3)。Wu等人用溶液法制備的石墨烯透明導(dǎo)電膜應(yīng)用于有機太陽電池中作為陽極,但是由于應(yīng)用的石墨烯未經(jīng)過有效的還原,所以電阻較大,導(dǎo)致得到的太陽電池的短路電流及填充因數(shù)不及氧化銦,如果可以降低石墨烯膜的電阻,得到的結(jié)果可能要更好。Liu等人用溶液法制備的石墨烯與其它貴金屬材料復(fù)合的電極組裝的有機太陽電池的短路電流可以到4.0 mA/cm2 ,開路電壓為 0.72 V,光轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到1.1%。Li等人對石墨采用剝離- 再嵌入 - 擴張的方法,成功制備了高質(zhì)量石墨烯,其電阻比通過以氧化石墨為原料制備的石墨烯低100倍,并以DMF為溶劑,成功制備了LB膜,這種透明導(dǎo)電膜也成為應(yīng)用于太陽電池的潛在材料。

  

  我們和合作小組率先報道了運用氣液界面自組裝方法制備大表面積、無支撐超薄石墨烯膜;經(jīng)過選擇性摻雜、改性,可以獲得不同電性質(zhì)和透光率的石墨烯柔性膜,是一種潛在的太陽電池電極材料。

  3.4 石墨烯在儲氫/甲烷中的應(yīng)用

  Dimitrakakis利用石墨烯和碳納米管設(shè)計了一個三維儲氫模型,如果這種材料摻入鋰離子,其在常壓下儲氫能力可以達(dá)到41g/L(圖 4)。因此,石墨烯這種新材料的出現(xiàn),為人們對儲氫/甲烷材料的設(shè)計提供了一種新的思路和材料。

  

  4 結(jié)語與展望——石墨烯作為新型儲能材料的前景分析

  石墨烯具有較大的比表面積,良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)熱特性,是很有潛力的儲能材料。筆者認(rèn)為,石墨烯作為儲能材料,其優(yōu)勢有以下幾點:

  石墨原料儲量豐富、便宜,化學(xué)法制備的石墨烯成本較低;我們課題組發(fā)明的低溫膨化法使其成本有了很大的降低。在對其工藝進(jìn)行優(yōu)化、放大之后,化學(xué)法制備的功能化石墨烯材料有望成為 很有競爭力的儲能材料。

  石墨烯具有良好的導(dǎo)電性和開放的表面,賦予其很好的儲能功率特性。其宏觀體織構(gòu)由微米級、導(dǎo)電性好的石墨烯片層搭接而形成,形成開放的大孔徑體系,這樣的結(jié)構(gòu)為電解質(zhì)離子的進(jìn)入提供了勢壘極低的通道,保證這種材料良好的功率特性。

  石墨烯具有較大的理論比表面積。大的比表面積決定了其具有較高的能量密度。目前石墨烯材料的比表面積(200~1200 m2 /g) 與理論預(yù)測值還有較大的差距,如何調(diào)控石墨烯的織構(gòu),使石 墨烯表面可以完全被電解質(zhì)溶液所浸 潤,是目前的重要課題。

  石墨烯性狀特征和活性炭、石墨材料相近,如果作為電極材料,可以與現(xiàn)有的超級電容器和鋰離子電池的工藝路線兼容。 石墨烯材料具有導(dǎo)電和導(dǎo)熱特性, 且可以形成厚度可調(diào)控的石墨烯膜,可以構(gòu)建非常好的薄膜電池和儲能器件。

  石墨烯作為sp2 雜化材料的基元材 料,可以通過表面改性、復(fù)合,構(gòu)筑“納 米建筑”等手段對其進(jìn)行二次結(jié)構(gòu)的構(gòu)建,通過優(yōu)化結(jié)構(gòu),獲得高儲電容量的材料。我們和日本東北大學(xué)京谷隆小組合作研究表明,在分子篩微孔孔隙中可以制備獲得單層石墨烯片層扭曲形成的單壁多孔炭,經(jīng)過熱處理可以獲得非常好的大功率 特性。

  總之,石墨烯材料具有優(yōu)異的儲能性質(zhì),也表現(xiàn)出良好的應(yīng)用前景。目前石墨烯的研究尚待深入,經(jīng)過系統(tǒng)研發(fā),解決其中科學(xué)問題和工藝問題后,有望成為市場潛力巨大的電極材料。

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傳感新品 【巴塞羅那科學(xué)技術(shù)研究所:研究人員使用石墨烯和量子點設(shè)計用于眼動追蹤應(yīng)用的半透明圖像傳感器....
發(fā)表于 2023-09-20 08:46? 502次閱讀
光學(xué)微納3D傳感器企業(yè)楚光三維完成近千萬天使輪融...

從單層石墨烯中收集拉曼光譜

背景 Ping-Heng Tan教授在北京中國科學(xué)院的研究重點是二維層狀材料的光學(xué)性質(zhì)。這還包括相關(guān)....
發(fā)表于 2023-09-18 14:49? 86次閱讀
從單層石墨烯中收集拉曼光譜

基于鋸齒形石墨烯納米帶及其五元環(huán)衍生結(jié)構(gòu)的自旋卡...

為了減小界面處的晶格形變,提高電子透射性能,我們基于STGNR和5-STGNR納米帶,設(shè)計了全新的自....
發(fā)表于 2023-09-12 17:59? 190次閱讀
基于鋸齒形石墨烯納米帶及其五元環(huán)衍生結(jié)構(gòu)的自旋卡...

什么是LTDF石墨烯?為什么它是復(fù)合材料的最佳選...

石墨烯因其廣泛的奇妙特性而經(jīng)常被稱為“奇跡材料”。這些特性使石墨烯超越了其他添加劑材料,從此成為許多....
發(fā)表于 2023-09-12 10:17? 417次閱讀
什么是LTDF石墨烯?為什么它是復(fù)合材料的最佳選...

什么是“白色石墨烯”?白色石墨烯和石墨烯區(qū)別

六方氮化硼和石墨烯都是僅一個原子厚度的層狀二維材料,不同之處在于石墨烯結(jié)合純屬碳原子之間的共價鍵,而....
發(fā)表于 2023-09-12 09:32? 293次閱讀
什么是“白色石墨烯”?白色石墨烯和石墨烯區(qū)別

熱響應(yīng)性GO納米片的優(yōu)勢

基于石墨烯的二維材料由于其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)、機械、電學(xué)、光學(xué)和熱性能,最近成為科學(xué)探索的焦點。其中,基于氧....
發(fā)表于 2023-09-11 11:40? 267次閱讀
熱響應(yīng)性GO納米片的優(yōu)勢

石墨烯發(fā)熱膜的發(fā)熱原理是怎樣的呢

目前市場上石墨烯電熱膜應(yīng)用較廣 ,大家都知道,只要接通電源,發(fā)熱材料短時間內(nèi)迅速升溫,達(dá)到控制器的設(shè)....
發(fā)表于 2023-09-11 10:19? 215次閱讀
石墨烯發(fā)熱膜的發(fā)熱原理是怎樣的呢

石墨烯薄膜導(dǎo)熱性的關(guān)鍵因素是什么

本文從石墨烯基薄膜的制備方法和影響其散熱性能的關(guān)鍵因素等方面綜述了近年來石墨烯基薄膜的研究進(jìn)展。很難....
發(fā)表于 2023-09-07 10:21? 200次閱讀
石墨烯薄膜導(dǎo)熱性的關(guān)鍵因素是什么

石墨烯基薄膜及其復(fù)合材料在散熱方面的研究進(jìn)展

引言:隨著5G通信技術(shù)的推廣和普及,散熱已經(jīng)成為電子設(shè)備中的一個普遍問題。自20世紀(jì)60年代以來,隨....
發(fā)表于 2023-09-07 10:07? 310次閱讀
石墨烯基薄膜及其復(fù)合材料在散熱方面的研究進(jìn)展

石墨烯旗艦:汽車技術(shù)創(chuàng)新

G+BOARD 與意大利的Nanesa和Centro Rierche Fiat等多家工業(yè)合作伙伴合作....
發(fā)表于 2023-09-04 15:48? 240次閱讀
石墨烯旗艦:汽車技術(shù)創(chuàng)新

介紹一種可行的方法和潛在的機制來輔助自組裝的轉(zhuǎn)角...

近年來,能夠生產(chǎn)無缺陷單層石墨烯和其他2D材料的生長技術(shù)得到了長足的發(fā)展。
發(fā)表于 2023-09-04 10:30? 161次閱讀
介紹一種可行的方法和潛在的機制來輔助自組裝的轉(zhuǎn)角...

高力波課題組實現(xiàn)無缺陷石墨烯穩(wěn)定封裝氫分子

由于原子尺度的限制,二維層狀材料中的層間空間可以用于研究離子、原子和分子在限域空間中的異常行為,如無....
發(fā)表于 2023-09-04 10:25? 290次閱讀
高力波課題組實現(xiàn)無缺陷石墨烯穩(wěn)定封裝氫分子

石墨烯基導(dǎo)熱薄膜的研究進(jìn)展情況分析

CVD因具有可控、高質(zhì)量生長石墨烯的優(yōu)點而引起國內(nèi)外關(guān)注,據(jù)報道石墨烯薄膜可在多個襯底上生長,如Fe....
發(fā)表于 2023-09-01 11:12? 133次閱讀
石墨烯基導(dǎo)熱薄膜的研究進(jìn)展情況分析

石墨烯現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)化的2個經(jīng)典案例

不同形式的石墨烯材料可根據(jù)應(yīng)用和技術(shù)的要求,選用不同制備方法得到。這些不同的制備方法給技術(shù)人員和產(chǎn)品....
發(fā)表于 2023-08-31 16:37? 192次閱讀
石墨烯現(xiàn)行產(chǎn)業(yè)化的2個經(jīng)典案例

石墨烯的由來、性能及應(yīng)用

石墨烯(Graphene)是一種二維碳材料,是單層石墨烯、雙層石墨烯和多層石墨烯的統(tǒng)稱。目前,國內(nèi)將....
發(fā)表于 2023-08-31 15:47? 307次閱讀
石墨烯的由來、性能及應(yīng)用

石墨烯等前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展指導(dǎo)目錄發(fā)布

據(jù)了解,本次公布的第一批前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展指導(dǎo)目錄聚焦已有相應(yīng)研究成果、具備工程化產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)、有....
發(fā)表于 2023-08-29 16:43? 351次閱讀
石墨烯等前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展指導(dǎo)目錄發(fā)布

膨脹垂直石墨烯/金剛石薄膜研究進(jìn)展

多孔或?qū)訝铍姌O材料具有豐富的納米限域環(huán)境,表現(xiàn)出高效的電荷儲存行為,被廣泛應(yīng)用于電化學(xué)電容器。而這些....
發(fā)表于 2023-08-29 11:10? 188次閱讀
膨脹垂直石墨烯/金剛石薄膜研究進(jìn)展

兩部門印發(fā)前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展指導(dǎo)目錄,超導(dǎo)材...

8月28日,工信部和國務(wù)院國有資產(chǎn)監(jiān)督管理委員會發(fā)布《關(guān)于印發(fā)前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展指導(dǎo)目錄(第一次....
發(fā)表于 2023-08-29 09:34? 210次閱讀
兩部門印發(fā)前沿材料產(chǎn)業(yè)化重點發(fā)展指導(dǎo)目錄,超導(dǎo)材...

石墨烯在傳感器上的應(yīng)用

“石墨烯”又名“單層石墨片”,是指一層密集的、包裹在蜂巢晶體點陣上的碳原子,碳原子排列成二維結(jié)構(gòu),與....
發(fā)表于 2023-08-28 14:58? 252次閱讀
石墨烯在傳感器上的應(yīng)用

武漢象印科技完成數(shù)千萬元Pre-A輪融資,德州儀...

? 傳感新品 【華東師范大學(xué):研發(fā)防水自清潔CBNP/石墨烯應(yīng)變傳感器,用于多功能應(yīng)用】 可穿戴應(yīng)變....
發(fā)表于 2023-08-24 08:45? 256次閱讀
武漢象印科技完成數(shù)千萬元Pre-A輪融資,德州儀...

石墨烯旗艦項目:八大商業(yè)應(yīng)用成功案例

Sixonia Tech GmbH 的專有技術(shù)是一種電化學(xué)剝離方法,從石墨中提取少量石墨烯,并同時用....
發(fā)表于 2023-08-23 15:10? 355次閱讀
石墨烯旗艦項目:八大商業(yè)應(yīng)用成功案例

石墨烯改性導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究進(jìn)展

隨著集成技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,功率元器件的功率密度不斷增長,而電子元器件及設(shè)備逐漸趨向于集成化和小....
發(fā)表于 2023-08-23 10:39? 108次閱讀
石墨烯改性導(dǎo)熱復(fù)合材料的研究進(jìn)展

石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域和前景

石墨烯有助于解決世界水危機,由石墨烯制成的膜可以讓水通過,但把鹽過濾掉。換句話說,石墨烯可以徹底改變....
發(fā)表于 2023-08-23 09:47? 134次閱讀
石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域和前景

石墨烯力學(xué)特性在國防領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些

使用輕型的頭盔、防彈夾克、西服、靴子等人員防護設(shè)備,對于減輕士兵的后勤負(fù)擔(dān),而不影響這種設(shè)備對爆炸和....
發(fā)表于 2023-08-22 09:28? 99次閱讀
石墨烯力學(xué)特性在國防領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些

研發(fā)PAM@SiO2-NH2/石墨烯導(dǎo)電水凝膠傳...

傳感新品 【長春工業(yè)大學(xué):研發(fā)PAM@SiO2-NH2/石墨烯導(dǎo)電水凝膠傳感器】 導(dǎo)電水凝膠因其在軟....
發(fā)表于 2023-08-21 17:24? 595次閱讀
研發(fā)PAM@SiO2-NH2/石墨烯導(dǎo)電水凝膠傳...

柔性印刷石墨烯基電容式多傳感器陣列,用于機器人對...

該電容式多傳感器陣列由集成在機器人抓手的臂端工具對上的接近和壓力傳感器陣列和可編程控制單元組成,是在....
發(fā)表于 2023-08-21 16:42? 390次閱讀
柔性印刷石墨烯基電容式多傳感器陣列,用于機器人對...

石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的最新進(jìn)展和航空應(yīng)用

石墨烯添加相的不同形態(tài)對其復(fù)合材料的性能有重要影響,石墨烯的薄膜形態(tài)和其排列是研究的熱點,圖2匯總了....
發(fā)表于 2023-08-21 15:36? 218次閱讀
石墨烯/環(huán)氧樹脂復(fù)合材料的最新進(jìn)展和航空應(yīng)用

首次發(fā)現(xiàn)!石墨烯的新邊界!

石墨烯作為一種由單層碳原子構(gòu)成的二維材料,憑借其卓越的電子性質(zhì)引起了廣泛關(guān)注。科學(xué)家一直在積極研究石....
發(fā)表于 2023-08-21 15:32? 122次閱讀
首次發(fā)現(xiàn)!石墨烯的新邊界!

除了石墨烯,還有哪些神奇的新材料?

為了配制新的生物復(fù)合材料,科學(xué)家們使用二異氰酸酯對竹子樣品進(jìn)行改性,發(fā)現(xiàn)它降低了纖維的親水性,并增強....
發(fā)表于 2023-08-21 15:28? 276次閱讀
除了石墨烯,還有哪些神奇的新材料?

石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用有哪些

鋰離子電池具有能量密度高、可逆容量大、開路電壓大、使用壽命長等特點。在對鋰離子電池電極材料的研究過程....
發(fā)表于 2023-08-18 10:25? 62次閱讀
石墨烯在鋰離子電池中的應(yīng)用有哪些

石墨烯的制備方法有哪些 石墨烯膜提升智能手機散熱...

石墨烯內(nèi)部碳原子的排列方式與石墨單原子層一樣以sp2雜化軌道成鍵,并有如下的特點:碳原子有4個價電子....
發(fā)表于 2023-08-18 10:15? 295次閱讀
石墨烯的制備方法有哪些 石墨烯膜提升智能手機散熱...

什么是石墨烯涂層?石墨烯涂層如何應(yīng)用?

石墨烯涂層是涂在材料表面的一層薄薄的石墨烯。石墨烯是碳原子的二維晶格,具有高機械強度(1100 GP....
發(fā)表于 2023-08-17 11:37? 271次閱讀
什么是石墨烯涂層?石墨烯涂層如何應(yīng)用?

石墨烯在5G無線通信中應(yīng)用分析

GAF超寬帶天線覆蓋3.7 GHz至67 GHz的頻率范圍,帶寬(BW)為63.3 GHz,比銅箔天....
發(fā)表于 2023-08-17 09:33? 217次閱讀
石墨烯在5G無線通信中應(yīng)用分析

開創(chuàng)性新方法!用于高性能石墨烯電子產(chǎn)品!

該研究首次應(yīng)用紫外光輔助原子層沉積(UV-ALD)技術(shù)于石墨烯表面,并展示了利用UV-ALD沉積Al....
發(fā)表于 2023-08-16 15:52? 165次閱讀
開創(chuàng)性新方法!用于高性能石墨烯電子產(chǎn)品!

石墨烯堆疊的2D系統(tǒng)的外部極限

近年來,通過將兩片稍微歪斜的石墨烯堆疊在一起,產(chǎn)生了非凡的物理現(xiàn)象,包括可調(diào)超導(dǎo)性、量子記憶,以及涉....
發(fā)表于 2023-08-16 10:51? 199次閱讀
石墨烯堆疊的2D系統(tǒng)的外部極限

石墨烯在柔性傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些

傳感器分為柔性傳感器和非柔性傳感器,非柔性傳感器應(yīng)用很廣泛,但是存在很多弊端和局限性,這類傳感器的主....
發(fā)表于 2023-08-16 09:56? 158次閱讀
石墨烯在柔性傳感器領(lǐng)域的應(yīng)用有哪些

石墨烯是什么材料有什么功能

他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片,然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分....
發(fā)表于 2023-08-16 09:40? 409次閱讀
石墨烯是什么材料有什么功能

高導(dǎo)熱石墨烯膜提升電子產(chǎn)品散熱性能

引言:石墨烯(Graphene)是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材....
發(fā)表于 2023-08-15 10:27? 214次閱讀
高導(dǎo)熱石墨烯膜提升電子產(chǎn)品散熱性能

Nature Materials:單層石墨烯一維...

目前絕大多數(shù)研究采用機械剝離和逐層轉(zhuǎn)移的物理方法對轉(zhuǎn)角石墨烯樣品進(jìn)行制備,然而,該方法存在條件苛刻、....
發(fā)表于 2023-08-14 11:37? 203次閱讀
Nature Materials:單層石墨烯一維...

石墨烯負(fù)載金屬氧化物催化劑的制備方法

石墨烯作為一種特殊的二維材料,具有高導(dǎo)電性、 高比表面積以及優(yōu)異的化學(xué)和機械穩(wěn)定性,金屬氧化物納米顆....
發(fā)表于 2023-08-11 10:45? 82次閱讀
石墨烯負(fù)載金屬氧化物催化劑的制備方法

石墨烯晶體管:未來電子產(chǎn)業(yè)的革命性之星

在近年來,隨著科技和物理學(xué)界的飛速發(fā)展,石墨烯成為了一個熱門話題。它的出現(xiàn)為各種現(xiàn)代電子設(shè)備和技術(shù)帶....
發(fā)表于 2023-08-11 10:25? 723次閱讀
石墨烯晶體管:未來電子產(chǎn)業(yè)的革命性之星

石墨烯改性導(dǎo)熱復(fù)合材料研究進(jìn)展

隨著集成技術(shù)和微電子技術(shù)的發(fā)展,功率元器件的功率密度不斷增長,而電子元器件及設(shè)備逐漸趨向于集成化和小....
發(fā)表于 2023-08-09 16:05? 198次閱讀
石墨烯改性導(dǎo)熱復(fù)合材料研究進(jìn)展

石墨烯氣體傳感器的發(fā)展及技術(shù)類型有哪些

大多數(shù)基于石墨烯的氣體傳感器具有薄的層結(jié)構(gòu)。一個單獨的原始或CVD石墨烯片可以被轉(zhuǎn)移到一個剛性或柔性....
發(fā)表于 2023-08-09 10:10? 140次閱讀
石墨烯氣體傳感器的發(fā)展及技術(shù)類型有哪些

石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法

將石墨烯填充到聚酰亞胺材料中制備復(fù)合材料,能較大程度地提升聚酰亞胺復(fù)合材料的力學(xué)性能、熱力學(xué)性能以及....
發(fā)表于 2023-08-08 12:27? 203次閱讀
石墨烯/聚酰亞胺復(fù)合材料的制備方法

石墨烯增強——未來的材料

瑞典的GraphMaTech公司旨在減少對銅的需求,用石墨烯取代部分銅。與單獨的銅相比,銅-石墨烯復(fù)....
發(fā)表于 2023-08-07 15:17? 414次閱讀
石墨烯增強——未來的材料

室溫超導(dǎo)到底是什么意思 超導(dǎo)材料還有哪些種類

超導(dǎo)若能實現(xiàn)工程應(yīng)用,意味著人類能源儲存和傳輸效率產(chǎn)生顛覆性改變;而超導(dǎo)材料的應(yīng)用,也意味著在計算機....
發(fā)表于 2023-08-07 11:08? 468次閱讀
室溫超導(dǎo)到底是什么意思 超導(dǎo)材料還有哪些種類

南孚完成彎道超車 發(fā)布首款石墨烯紐扣電池

南孚公司近期推出了一款備受用戶青睞的石墨烯紐扣電池,具有強勁且持久的電力輸出。石墨烯作為一種珍貴材料....
發(fā)表于 2023-08-03 17:20? 808次閱讀
南孚完成彎道超車 發(fā)布首款石墨烯紐扣電池

利用離子散射引發(fā)的彩虹效應(yīng)觀測石墨烯中的缺陷特征...

雖然還有其他研究石墨烯瑕疵的方法,但這些方法都有缺點。例如,拉曼光譜無法區(qū)分某些缺陷類型,而高分辨率....
發(fā)表于 2023-08-03 15:10? 254次閱讀
利用離子散射引發(fā)的彩虹效應(yīng)觀測石墨烯中的缺陷特征...

新技術(shù)#石墨嵌入緩和 PCB 熱量

Teledyne Labtech 將合成石墨薄層嵌入射頻和微波 PCB 的方法可以有效地將熱量從有源器件中傳導(dǎo)出去。據(jù)該公司稱,...
發(fā)表于 2022-04-01 16:01? 9555次閱讀
新技術(shù)#石墨嵌入緩和 PCB 熱量

如何去實現(xiàn)一種石墨烯CMOS技術(shù)?

什么是硅基CMOS技術(shù)? 如何去實現(xiàn)一種石墨烯CMOS技術(shù)? ...
發(fā)表于 2021-06-17 07:05? 2743次閱讀
如何去實現(xiàn)一種石墨烯CMOS技術(shù)?

如何用石墨烯電導(dǎo)率變化實現(xiàn)太赫茲調(diào)制

用石墨烯電導(dǎo)率變化實現(xiàn)太赫茲調(diào)制
發(fā)表于 2020-12-31 06:05? 2114次閱讀
如何用石墨烯電導(dǎo)率變化實現(xiàn)太赫茲調(diào)制

VC液冷+石墨烯膜的散熱技術(shù)解析

  近年來,隨著手機游戲的興起,智能手機作為游戲機的功能也越來越突出,因此在智能手機領(lǐng)域中出現(xiàn)了游戲手機的新品...
發(fā)表于 2020-12-18 07:34? 10074次閱讀
VC液冷+石墨烯膜的散熱技術(shù)解析

基于石墨烯的通信領(lǐng)域應(yīng)用

一、引言 2010年,諾貝爾物理學(xué)被兩位英國物理學(xué)家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖諾夫奪得,他們因制備出了石墨烯而...
發(fā)表于 2019-07-29 07:48? 3827次閱讀
基于石墨烯的通信領(lǐng)域應(yīng)用

半導(dǎo)體材料那些事

好像***最近去英國還專程看了華為英國公司的石墨烯研究,搞得國內(nèi)好多石墨烯材料的股票大漲,連石墨烯內(nèi)褲都跟著炒作...
發(fā)表于 2019-07-29 06:40? 5581次閱讀
半導(dǎo)體材料那些事

關(guān)于石墨烯的全面介紹

碳原子呈六角形網(wǎng)狀鍵合的材料“石墨烯”具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性。具體來說,具有在室溫下也高達(dá)20...
發(fā)表于 2019-07-29 06:27? 7039次閱讀
關(guān)于石墨烯的全面介紹

石墨烯的基本特性和制備方法

1 引言 人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的,石墨的層間作用力較弱,很容易互相剝離...
發(fā)表于 2019-07-29 06:24? 3385次閱讀
石墨烯的基本特性和制備方法

場效應(yīng)管概念

場效應(yīng)管(FET)是一種具有pn結(jié)的正向受控作用的有源器件,它是利用電場效應(yīng)來控制輸出電流的大小,其輸入端pn一般工...
發(fā)表于 2019-07-29 06:01? 3673次閱讀
場效應(yīng)管概念

石墨烯在太陽能電池板的應(yīng)用

傳統(tǒng)的太陽能電池板面臨著一些問題,比如光污染。太陽能電站的電池板反射的光線能對飛過的鳥類造成傷害,對此像特斯拉...
發(fā)表于 2019-07-16 08:28? 2629次閱讀
石墨烯在太陽能電池板的應(yīng)用