石墨烯是由碳原子組成的六角型呈蜂巢晶格材料,只有一個碳原子厚度。它發(fā)現(xiàn)于2004 年,并獲2010 年諾貝爾物理學(xué)獎。石墨烯的單原子納米結(jié)構(gòu)賦予它許多無以倫比的獨特性能,它是迄今發(fā)現(xiàn)的厚度最薄、強(qiáng)度卻最高、結(jié)構(gòu)最致密的材料,并擁有電學(xué)、光學(xué)、化學(xué)等卓越性能,激發(fā)了全球范圍內(nèi)的石墨烯研發(fā)熱潮。它或?qū)⒊蔀楦咚?strong>晶體管、高靈敏傳感器、激光器、觸摸屏以及生物醫(yī)藥器材等多種器件的核心材料。
石墨烯:改變未來生活的關(guān)鍵材料
近乎完美的性能,廣泛而廉價的原材料來源,石墨烯勢必將帶來未來人類智能生活的巨大革新。建議關(guān)注目前開發(fā)石墨烯方向較為清晰明朗的幾大產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域。 電子材料領(lǐng)域:
柔性屏幕、可穿戴設(shè)備、太陽能充電:作為透明導(dǎo)電材料,石墨烯兼具高導(dǎo)電性和高透明性、高韌性(拉伸20%仍不斷裂),石墨烯能夠用于制作柔性電極,以及生產(chǎn)應(yīng)用于觸摸面板、OLED 面板、太陽能電池的透明導(dǎo)電膜。
作為電極材料,石墨烯是絕佳的負(fù)極材料,其理論比容量是740~780mAh/g,約為傳統(tǒng)石墨材料的2 倍多,將在鋰電池負(fù)極材料和超級電容器負(fù)極材料市場占據(jù)重要地位
作為替代硅的芯片材料,由于石墨烯電阻率極低,電子遷移的速度極快(單層石墨烯中的電子與空穴的載流子遷移率有望在室溫下達(dá)到硅的100 倍即20 萬cm2/Vs,這一數(shù)值遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過以往被認(rèn)為載流子遷移率最大的7.7 萬cm2/Vs 的銻化銦)因此被期待可用來替代硅,成為更薄、導(dǎo)電速度更快的新一代電子元件或晶體管
散熱材料領(lǐng)域:由于石墨烯的導(dǎo)熱率(5300W/m·k)是常用散熱材料銅的近14 倍,石墨的3.5 倍。石墨烯有希望取代石墨,解決智能手機(jī)、計算機(jī)的散熱瓶頸,加速其整體性能的提高。 環(huán)保監(jiān)測領(lǐng)域:功能化的石墨烯以及石墨烯的復(fù)合材料在污染物吸附、過濾等方面展現(xiàn)了巨大的應(yīng)用前景。 生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域:科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯在細(xì)胞成像、干細(xì)胞工程、藥物投遞、腫瘤治療等生物納米技術(shù)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。
產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程日新月異,實力不容小覷。石墨烯從被發(fā)現(xiàn)到獲得諾貝爾獎只用了短短六年的時間,由它開啟的研究領(lǐng)域呈現(xiàn)了井噴的勢頭,幾乎每個月都有新興的研究方向被開辟出來。2013 年1 月,歐盟委員會將石墨烯列為“未來新興技術(shù)旗艦項目”之一,十年內(nèi)提供10 億歐元資助,將石墨烯研究提升至戰(zhàn)略高度。IBM、蘋果、三星等巨頭都分別成立了石墨烯專題組,將其作為未來產(chǎn)品柔性化、智能化的核心研發(fā)材料。
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