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烯工坊-石墨烯有哪些应用

2018-12-29

烯工坊-揭晓石墨烯应用

石墨烯应用

 

简介:

石墨烯(Graphene)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,目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料,它几乎是完全透明的,只吸收2.3%的光;导热系数高达5300W/m•K,高于碳纳米管和金刚石,常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V•s,又比纳米碳管或硅晶体高,而电阻率只约10-6Ω•cm,比铜或银更低,为目前世上电阻率最小的材料。

随着市场的呼声,石墨烯一直被誉为新材料中的黑金,随着石墨烯的应用广泛,让石墨烯材料的应用于智能技术、高新材料、环保工程、纺织应用、中医理疗以及各类家居商品,石墨烯的材料热潮也愈来愈火热,也逐渐让这种诺贝尔获奖材料成为新材料之王。

 

发展历史:

实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。

这以后,制备石墨烯的新方法层出不穷。2009年,安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫在单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,他们也因此获得2010年度诺贝尔物理学奖。在发现石墨烯以前,大多数物理学家认为,热力学涨落不允许任何二维晶体在有限温度下存在。所以,它的发现立即震撼了凝聚体物理学学术界。虽然理论和实验界都认为完美的二维结构无法在非绝对零度稳定存在,但是单层石墨烯能够在实验中被制备出来。

随着两位科学家在2010年荣获诺贝尔物理学奖,掀起了全球石墨烯研发与应用的热潮。

 

应用现状:

物理应用:

石墨烯的电子结构为相对论量子电动力学效应的验证提供了更为方便的手段。例如,科学家在验证相对论时,常常需要通过遥远的星系或通过昂贵的实验设备,石墨烯使之变得简单、快捷。

 

电子材料应用:

石墨烯具有很好的导电性,是制作纳米级别电子器件的最佳材料,能取代硅成为下一代电子器件,用它制成的电子器件尺寸更小,耗能更低,速度却更快。例如高频晶体管、单电子晶体管、超导场效应管、透明电极等。

 

电池储存应用:

石墨烯应用于锂离子二次电池负极材料,能在很大程度上提高其比容量,使其高达540mAh/g。在其中掺入C60和碳纳米管后,比容量可以达到784mAh/g和730mAh/g。

单层石墨烯整个表面可以形成双电层,应用于超级电容器有其独特的优势。另外还可应用于太阳能电池、气体存储材料等领域。

 

产品应用:

石墨烯的产品应用又被分成石墨烯发热应用和石墨烯纤维应用,在这两项应用上烯工坊有着很好的应用,结合智能家纺、理疗护具、纤维服饰和家居生活等多个类别,虽然随着石墨烯市场的发展,市场上有很多类似的石墨烯应用产品,烯工坊却是主要将高新材料应用于家居生活当中,融入于各类家居商品,引领石墨烯家居应用的潮流。

 

发热应用:

 

石墨烯发热应用主要应用核心是石墨烯发热膜片,利用技术奖石墨烯粉末置于有机溶液中,得到石墨烯溶液,然后通过抽滤的方法将石墨烯均匀覆盖于有机滤膜或水系滤膜之上,再通过机械剥离、浸泡或有机溶剂溶解的方法将石墨烯薄膜和滤膜分离,得到石墨烯薄膜,在石墨烯薄膜上加上电极,对其施加电压即可产生热量。

由于石墨烯独特的二维纳米结构,大的厚径比、高的比表面积的特性,通过以上的制备工艺,使得石墨烯片层之间形成均匀连通的导电网络,在施加较低的电压(1~10V)下即可产生较高的热量。

主要是利用了石墨烯高效的传热能力,它的导热系数比铜、铝、铁等金属都要高,仅次于热管,但石墨烯没有像热管那样的工质、吸液芯等,因此可以根据需要制成各种形状,如传热板、传热管,当然也能做成导热膜。

石墨烯发热时会发射8-15μm远红外光波,这类远红外光波与人体生命光波几乎一样,科学家称为“生命之光”,远红外光波被人体吸收后,可激活人体生物细胞共振活化效应,而且具有渗透热能、改善血液循环、促进新陈代谢、调节机能等作用。

石墨烯发热应用在市场应用较多的产品,主要是涉及健康护具和取暖设备,以烯工坊为例,家纺类:石墨烯床垫、石墨烯绒被等;护具类:石墨烯护颈、石墨烯护腰、石墨烯护膝等;发热设备:石墨烯围挡、石墨烯脚垫等。一系列的品类的应用产品。

 

纤维应用:

 

石墨烯纤维应用宜于石墨烯纤维超强持久抑菌性,石墨烯是二维晶体,为世界上最薄且最硬材料,会形成“纳米刀”对细菌壁进行切割,破坏细菌壁,从而杀死细菌;由于石墨烯拥有良好的导电性,能够轻易改变细菌电荷平衡混乱,致使细菌死亡。

因此石墨烯纤维应用上,具有石墨烯的持久抑菌性、吸湿性、低温远红外、防紫外线和抗静电等特征,因此在纺织应用上是特别火热,例如烯工坊的石墨烯内衣、内裤系列和塑美衣系列,家纺布料等纺织的应用。

 

其它应用:

石墨烯具有超薄的厚度,极高的电导率,极弱的自旋--轨道耦合,超精细相互作用的缺失以及电学性能的敏感性等,在场发射材料、量子计算机、超灵敏传感器(如:生物传感器、压力传感器、pH传感器、化学传感器等)、液晶器件、机电谐振器等领域有着广泛的应用。

石墨烯具有单原子层结构,其比表面积大,非常适合用作药物载体。目前应用于制备具有生物相容性的聚乙二醇功能化石墨烯,并且使其能够在血浆中保持稳定分散,实现了抗肿瘤药物喜树碱衍生物(SN38)和阿酶素(DXR) 在石墨烯上的高效负载,开启了生物医药方面的新篇章。

有上述等石墨烯的应用上,是否石墨烯具有新材料的黑金之称完全是它的价值体现,随着石墨烯材料继续的深入研究,它不仅仅是成为科技材料的翘楚,也会成为家居生活应用的娇子。


烯工坊是国内领先的石墨烯应用产品的智造者,涵盖家纺、服饰、护具和美肤等多个品类,将石墨烯应用到我们的生活家居当中,支持所有企业进行正品采购、正品批发、吊牌等等,烯工坊拥有丰富的石墨烯资源,从石墨烯的产品特性来研发应用产品,保障石墨烯应用产品的品质,更多详情请关注烯工坊。

服务热线:18917958787(微信同号)

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