最近，美國科學(xué)家研發(fā)出了一種以石墨烯材料為基礎(chǔ)的超級電容器，其充電速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于普通電池，使用石墨烯制作的手機電池充滿電只需5秒鐘。由于使用石墨烯材料，該超級電容器體積超小且整合性強，被認(rèn)為將帶來手機、新能源汽車等行業(yè)的革命。對于這種前景的廣闊的新材料研究，青島有著資源、技術(shù)、資金等多方面得天獨厚的優(yōu)勢，政府相關(guān)部門也予以了大力支持，目前島城有關(guān)石墨烯的研究保持在國際先進(jìn)行列。
前沿
下載一部高清電影只需一秒
美國研究人員近日公布了他們研制的一種新型電池，這種電池能在幾秒內(nèi)給手機、甚至是汽車充滿電。這種名叫微型石墨烯超級電容器的裝置的充電速度比常規(guī)電池快100倍到1000倍。該科研組表示，他們的新突破不僅將會導(dǎo)致充電更快的手機和汽車誕生，而且也會催生更小的電子產(chǎn)品。
美國華裔科學(xué)家還使用納米材料石墨烯最新研制出了一款調(diào)制器。這個只有頭發(fā)絲四百分之一細(xì)的光學(xué)調(diào)制器具備的高速信號傳輸能力，銅導(dǎo)線長距離傳輸速度最高可達(dá)100兆，而每個石墨烯調(diào)制器的傳輸速度比銅導(dǎo)線快約千倍。如果把10個石墨烯調(diào)制器放在一起，傳輸速度可以達(dá)到百萬兆，上網(wǎng)速度將比現(xiàn)在快 1萬倍，一秒鐘內(nèi)下載一部高清電影指日可待。
此外，今年1月8日，江南石墨烯研究院對外發(fā)布，全球首款手機用石墨烯電容觸摸屏在常州研制成功，該成果經(jīng)上?？茖W(xué)技術(shù)情報研究所和廈門大學(xué)查實，顯示為國內(nèi)首創(chuàng)。
探訪
2000元一克，比黃金還貴數(shù)倍
近些年，隨著針對石墨烯這種“萬能材料”研究的不斷深入和國家對新能源領(lǐng)域的大力支持和投入，清華大學(xué)、北京大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、中科院等高校和科研院所，都在積極開展石墨烯基微型超級電容器的研究工作，青島的科研院所在石墨烯研究中也一直保持前列。中科院青島生物能源與過程研究所崔光磊研究員帶領(lǐng)的團(tuán)隊，正在進(jìn)行將石墨烯應(yīng)用于鋰電池以及電容器上的研究。
“這個三角瓶里的黑色物質(zhì)就是石墨烯，更確切的說石墨烯微片，呈粉末狀?！贝蘩蠋煹闹皱淌缙礁毖芯繂T是一位80后博士，逄博士搖著一瓶黑色懸浮液體告訴記者，“這種材質(zhì)本身很容易聚集成塊，所以制備好的石墨烯一般都存放在溶液中?！?/p>
“石墨烯說白了就是單層的石墨，只是這種單層獲取難度相對較大?！卞淌缙浇榻B，受制于目前石墨烯的制備方法，要想獲取完美的石墨烯單層是相當(dāng)困難的，目前雖然世界各地都有企業(yè)投資生產(chǎn)石墨烯，但其產(chǎn)品均不是完美石墨烯?！岸际钦尺B成很多層的石墨烯，其特性雖然無法與完美的單層石墨烯相比，但已經(jīng)比現(xiàn)有石墨材質(zhì)要好很多，當(dāng)然價格也要高出許多?！逼废噍^好的石墨烯可以買到2000元一克，價格是黃金的數(shù)倍。
石墨烯導(dǎo)熱膜讓電腦不再發(fā)燒
在實驗室中，幾名身著實驗服的學(xué)生正在做實驗，其中一個男生就正在制作石墨烯電池。“這種學(xué)生自制的小電池雖然沒法跟超級電容相比，但經(jīng)過測試它的充電速度也比普通電池快十幾倍?！卞淌缙街钢鴮嶒炇乙惶纂姵販y試系統(tǒng)說。
逄淑平博士表示，石墨烯還具有優(yōu)秀的導(dǎo)熱性，據(jù)文獻(xiàn)報道，完美的單層石墨烯其導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300W/(mK)，比鉆石都高，基于此特性，石墨烯導(dǎo)熱膜項目已經(jīng)在國內(nèi)外眾多科研單位及公司研發(fā)成功。目前應(yīng)用該產(chǎn)品的主要行業(yè)為智能手機行業(yè)，像咱們常見的iphone、小米手機等均采用石墨膜散熱技術(shù)，“其實在修蘋果手機的時候大家可以注意一下，手機電池背面黏貼的一層黑色薄膜就是石墨散熱膜，但是其散熱能力比起石墨烯來差遠(yuǎn)了”。
逄淑平博士向記者展示了他在實驗之余制作的石墨烯散熱膜，該膜韌性很強，可以在一定程度上彎折，厚度在100微米左右，貼在手機電池后幾乎不增加厚度。這種石墨烯膜的散熱主要是橫向散熱，也就是說就熱點沿石墨烯膜迅速傳導(dǎo)到別的地方。逄淑平博士說，目前其實驗室已經(jīng)達(dá)到中試水品，兩臺中試高溫爐每天可以生產(chǎn)產(chǎn)品 200平米，按目前市場情況來看，銷售價格約為六七百元一平米。
前景
淡化海水將變得很簡單
“石墨烯是一種技術(shù)含量非常高，應(yīng)用潛力非常廣泛的碳材料!”逄淑平說，根據(jù)現(xiàn)在國內(nèi)外的研究，石墨烯將在半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)、光伏產(chǎn)業(yè)、鋰離子電池等領(lǐng)域都將帶來革命性的技術(shù)進(jìn)步，到時候一些在理論上研究都將成為現(xiàn)實。早在1895年，火箭理論的先驅(qū)者、俄國科學(xué)家齊奧爾科夫斯基就提出了“太空電梯”的設(shè)想，但它一直面臨著一個致命問題：如何制造出一根從地面連向太空衛(wèi)星、長達(dá)幾萬公里并且足夠強韌的纜線，來承載“太空電梯”的上下往復(fù)。而美國科學(xué)家表示，石墨烯的出現(xiàn)，完全有能力承擔(dān)這一艱巨任務(wù)。
在觸摸屏和液晶顯示器領(lǐng)域，石墨烯也將占據(jù)一席之地。目前觸摸屏和液晶顯示器主流的透明導(dǎo)體材料是銦錫氧化物ITO 材料，但相比ITO 材料，石墨烯擁有更高的強度和更好的韌性，還能制成可以彎曲折疊的顯示器件，“到時候就再也不用擔(dān)心會摔破屏幕了”。而在新能源汽車發(fā)展領(lǐng)域，“目前阻礙新能源汽車發(fā)展的一個很大的瓶頸就是電池容量不足，以及充電時間較長，而利用石墨烯將有可能生產(chǎn)出充電快 、電容大的超級電池”。
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