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2016下半年热门的六大新型石墨烯技术大盘点-【资讯】

发布时间:2021-09-03 12:03:23 阅读: 来源:排屑器厂家

作为当前最薄、强度最大、导电导热性能最强的新型纳米材料,石墨烯被誉为“黑金”,是当之无愧的“新材料之王”。石墨烯不仅是电子产业的新星,应用于传统工业的前途也不可限量。其应用方向:海洋防腐、金属防腐、重防腐等领域。石墨烯具有良好的导热、导电性能。然而利用石墨烯其研制生产的柔性石墨烯散热薄膜能帮助现有笔记本电脑、智能手机、LED显示屏等,石墨烯能有助于大大提升散热性能。在各国的积极研究下,石墨烯的科学技术突飞猛进,一路高歌,下面笔者就一一解读今年下半年热门的新型石墨烯技术。

石墨烯使普通纸变为柔性显示器

2016年8月,土耳其比尔肯大学研究人员将一张普通的打印纸夹在两层石墨烯膜(由多层石墨烯构成)之间,使其变成了一种柔性电子显示器。他们还将石墨烯排布成多像素模式,把纸折成三维形状,在上面打印出彩色图案,展示了不同于晶片技术的另一类效果。

研究人员发表在《光子学》杂志上的论文称,目前要制造纸上光电子器材还有很大挑战,因为纸表面粗糙,与光学材料不相容。而他们是把石墨烯作为一种电配置光学介质,通过给纸上石墨烯施加偏置电压,触发石墨烯间的离子间层,使其光吸收性发生改变,从透明变黑或从黑变透明。论文作者柯斯昆·可卡巴什说,这个系统可作为一个框架,把普通打印纸变成光电显示器。

中科院研制出高性能石墨烯锂电池

2016年10月,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮和黄行九课题组的副研究员刘金云等在研制高性能石墨烯锂离子电池方面取得新成果,研制了具有高容量长寿命的三维石墨烯纳米复合锂离子电池材料。

刘金云等通过美国伊利诺伊大学香槟分校和中科院合肥研究院合作,研制了一种基于三维石墨烯的复合电池材料,具有高的活性材料负载量、短的离子电子传输路径,而且电极材料组装成电池不需要使用任何粘结剂和导电剂等添加剂,电池具有高容量和优良的循环稳定性。研制的三维石墨烯/五氧化二钒电池正极材料,在12分钟完全充/放电条件下,循环2000次后电池容量大于200mAh/g(大量文献报道小于1000次、容量普遍低于150mAh/g);而且1分钟充电的容量,达到商用和文献报道的大于5分钟的相近容量。此外,该三维石墨烯复合电池材料结构设计还可以应用于锂离子电池负极材料,比如研制石墨烯/硅复合负极,展现出良好的通用性。

基于石墨烯器件的微波光电探测器研发成功

2016年12月5日,韩国大邱庆北科技学院(DGIST)和瑞士巴塞尔大学的研究人员开发了一种能够在微波波长上工作的新型石墨烯光电探测器。这一点与仅能够探测从近红外光到紫外光波长之间,即可见光波长范围内的石墨烯光电探测器截然不同。

在这项发表在《纳米快报》(NanoLetter)杂志上的文章中,研究团队研究了布置在pn结中的双层石墨烯的微波吸收能力,pn结即p型和n型半导体连接在一起形成的节点,它是许多我们熟悉的电子设备的基础。

研究人员能够通过测量电极之间的温度差来检测光电流,从而确认它们确实制造出了微波光电检测器。基本上,随着在石墨烯p-n结中产生的电子-空穴对数量越来越多,p-n结的温度增加。

研究人员似乎正在考虑将这种微波光电探测器用于可穿戴设备和柔性显示器。郑敏宇补充说:“通过开发新的应用设备,如使用单一基于石墨烯的大面积微波光电探测器,我们将对其进行进一步的研究以提升可穿戴设备和柔性显示器的性能表现。”

石墨烯表面波探测技术发布 可帮助聋哑人“说话”

2016年12月6日,中国最早从事石墨烯技术研发的企业北京碳世纪科技有限公司召开技术发布会,发布全球首个石墨烯高端产业应用——“石墨烯表面波探测技术”,这一技术的问世有望掀起全球探测技术革命。石墨烯表面波探测技术是指石墨烯表面形成的波在探测技术方面的应用。该技术可以替代基于传统SPR技术的探测系统,为科学研究提供更加准确、快捷的数据信息,能够极大地提高探测技术在科技、医疗、安防等行业中的应用效果,甚至帮助特殊人群完成“不可能完成的任务”。

石墨烯表面波探测技术有多种具体应用:在气态应用方面,可提供超快、高灵敏湿度探测与气体特异性检测。可应用到非接触、无声人机交互系统,非接触、无声安防系统,聋哑人“说话”系统,重症监护系统,毒气、易爆气体监测,即时、无痛疾病诊断,工业用气体监测系统等。 以聋哑人“说话”系统为例,这一技术可以探测到聋哑人口腔湿度的细微变化,将湿度频率数据转换成语言信息,借助音响设备发声,帮助聋哑人用常人的声音表达。在液态应用方面,可提供超快、高灵敏分子探测和单细胞检测,应用到蛋白质工程、制药工程、癌症预防、血液检测、疫苗研发、抗癌药物筛选、抗癌药物机理研究等。运用这一技术,可以即时探测到癌症细胞的一举一动,可以帮助医生获取准确、快捷的病理信息,提高用药的准确度。在固态应用方面,可提供超快的二维材料厚度测量和二维材料品质鉴定,应用到石墨烯的测量与鉴定、其他二维材料的测量与鉴定,以及单分子层、膜材料的测量与鉴定。

石墨烯制作高敏感传感器可广泛应用于医疗仪器市场

日前,爱尔兰都柏林大学和英国曼彻斯特大学研究人员宣称已利用橡皮泥制作出一种高敏感传感器,并将研究成果发表于《科学》杂志。研究人员Coleman教授表示,实验所用的橡皮泥其实并没有什么玄机,只是普通的有机硅聚合物,只不过是在其中内置了1纳米厚的石墨烯薄片。这种新型装置叫做G-putty。

研究人员称,石墨烯纳米片在橡皮泥中会产生微小的带电导体网络,论文中的数据显示当加入的石墨烯达到总体积的15%时,导电性约为0.1S/m,并且其粘弹性可以保持很久。将G-putty与电机和计算机相连就可以测量装置的电阻,而且石墨烯对于环境变化具有极高的敏感性,在轻微的变形或者压力下装置的电阻值会急剧增加,静止后电阻又恢复到原始值。据实验数据可知其灵敏度约为市面上最便宜的金属传感器的250倍。

相比目前的设备,石墨烯气体传感器生产成本很低,但同时也具有选择性低和水中毒等劣势,它们限制了石墨烯在此方面的应用。石墨烯现阶段可能最适合应用于生物传感器中,据中科院文献情报中心研究人员介绍,石墨烯用于生物传感器领域研究的重点集中在石墨烯电化学生物传感器以及石墨烯光学生物传感器。统计数据显示,全球共有85个国家和地区开展了石墨烯用于生物传感器的相关研究,其中中国SCI发文量位列第一。但也有研究人员表示,石墨烯生物传感器尚处在实验室阶段。

癌症检测或将添加到石墨烯的潜在应用列表中

研究人员发现, 脑细胞和石墨烯发生相互作用后,能够区分出活跃的癌细胞和普通细胞。 研究人员称,这与石墨烯的导电性能相关。 石墨烯由单层碳原子组成,所有的原子共享位于表面自由移动的电子云。当石墨烯接触到癌细胞时, 活跃的癌细胞使得石墨烯中分布的电荷重新排列,将导致导致其表面更高的负电荷,并且释放更多的质子。

UIC化学工程学系的Vikas Berry表示:“石墨烯是目前已知的最薄材料,因此对于其表面发生的任何情况都会非常敏感。癌细胞与石墨烯的交互使得石墨烯中分布的电荷重新排列。这样改变了原子振动的能量,同时这种变化也能被拉曼光谱仪检测到。”

研究人员表示,使用这种技术他们能够区分出健康细胞及胶质母细胞瘤细胞。胶质母细胞瘤是成年人中最常见并且最具侵袭性的一种恶性脑瘤,这种疾病具有生长快速易于扩散的特点,只有30%的患者活到两年以上。

Berry称:“一旦病人进行了脑部肿瘤手术,我们将可以使用这种技术来观察肿瘤是否复发。为了达到这个效果,我们需要可以和石墨烯互作用的细胞样本,来观察癌细胞是否还在。”目前研究人员已在小鼠的癌症模型上进行研究,他们称结果显示这是一项非常有前途的技术。

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