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科学家用石墨烯制造出致密超级电容

2013-08-20    阅读详细内容

  科技日报讯 据每日科学网站近日报道,澳大利亚科学家用石墨烯制造出了一种更致密的超级电容,其使用寿命可与传统电池相媲美,且能量密度为现有超级电容的12倍,可广泛应用于可再生能源存储、便携式电子设备以及电动汽车等领域。相关研究发表在最新一期的《科学》杂志上。

  超级电容一般由多孔的碳组成,其中灌满了液体电解质(其主要作用是负责传输电荷)。超级电容的最大优势是使用寿命长和充电快捷,但其缺点也很明显,那就是能量密度比较低,目前的超级电容的能量密度仅为5—8小时瓦/升,这意味着超级电容要做得很大或者必须经常充电。

  现在,莫纳什大学材料工程学教授李丹(音译)领导的研究团队研制出了一种能量密度为60小时瓦/升的超级电容,其能量密度可为目前的超级电容的12倍左右。李丹团队将目光投向了材料界的后起之秀石墨烯。因为石墨烯的化学性能非常稳定,而且导电性能卓越。

  李丹团队利用他们以前研发出的一种适应性石墨烯凝胶薄膜来制造新型超级电容中的致密电极。另外,他们使用传统超级电容内的导体——液体电解质来控制亚纳米尺度的石墨烯薄片之间的间隔。这种液体电解质有两个作用:保持石墨烯薄片之间的微小间距以及导电。

  与传统“硬”的多孔碳很多不必要的大“孔”浪费了不少空间不同,李丹团队使用石墨烯薄片制成的电极,在没有损害多孔性的同时也让能量密度达到了最大值。他们使用的方法与传统造纸过程中使用的方法类似,这意味着这一方法很容易进行工业升级而且也具有成本优势。(来源:《科技日报》 记者 刘霞)

《人民日报》石墨烯:改变世界的神奇材料

2013-07-19    阅读详细内容

 

  2010年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,两位最早发现并揭示石墨烯独特性质的科学家获得当年诺贝尔物理学奖。石墨烯从此进入大众视野,成为材料家族中光芒四射的新星。

  石墨烯不是一种天然存在的材料。人们常见的石墨是由可以机械剥离的石墨片组成。由于石墨片层与层之间作用力较弱,当石墨被剥离至单层,仅有一个碳原子的厚度时,这层石墨片就是石墨烯。它是由碳原子紧密排列而成的蜂窝状结构的二维材料,看上去近似一张六边形网格构成的平面。

  在材料大家族中,石墨烯只是个晚辈。2004年,海姆和诺沃肖洛夫领导的研究小组,将石墨片黏在两片特殊的胶带之间,撕开胶带,石墨片就被减薄,一分为二。如此反复操作,薄片越来越薄,最终在显微镜下发现了石墨烯。人们发现,它的厚度只有0.34纳米,一片1毫米厚的石墨片由近300万层石墨烯堆垛而成。

  石墨烯的发现及其独特性质刺激了全球研究者的神经,更有人将其称之为“改变21世纪的材料”。

MIT研究人员开发THz级石墨烯芯片

2013-07-08    阅读详细内容

  美国麻省理工学院()的研究人员们透过在两层铁电材料间夹进高迁移率的薄膜,从而实现可直接在光讯号上操作的太赫兹(terahertz;THz)级频率晶片。

石墨烯可助计算机更冷却更持久

2013-07-08    阅读详细内容

 

  冷却是现代计算的一个重要而且棘手的问题。要想同时保证 CPU 不过热和制冷不耗电则是一个两难的问题。不过瑞典查尔莫斯大学的研究小组似乎已经找到一种鱼与熊掌兼得的材料—石墨烯。

  石墨烯是一种从石墨材料中剥离出的单层碳原子面材料,是碳的二维结构,这种“超级材料”,是最薄却也是最坚硬的纳米材料,其厚度只有 0.335 纳米,硬度超过钻石,重量几乎为零。它几乎是完全透明的,只吸收 2.3% 的光;导热系数高达 5300 W/(m•K),高于碳纳米管和金刚石。

  此次研究的电子设备热点其工作温度一般在 55-115°之间。研究负责人,查尔莫斯大学教授 Johan Liu 说,工作温度提高 10 摄氏度就会令电子设备的工作寿命降低一半。研究小组将不同层的石墨烯利用热化学蒸镀技术焊接在一起,在应用了石墨烯之后,发现这些热点的降温效果最高可达 13°,不仅改善了能效,而且电子设备的寿命也得到延长。

  这一发现对于数据中心具有显著的意义,因为冷却能耗约占数据中心总能耗的一半。对于嵌入式设备来说这一发现也是一则好消息,因为后者的冷却一直是个棘手的问题。

  对于尚在发展初期的石墨烯工业来说,这也是一则好消息。因为尽管石墨烯有着诸多理论上的好处,但是却一直缺乏一个明确的杀手级应用。此次研究小组的发现和做法也许可以为石墨烯应用打开大门。当然,接下来还需要将实验室的成果转化为工厂批量生产。

《人民日报》石墨烯——新世纪材料宠儿

2013-06-24    阅读详细内容

《人民日报》2013年6月24日23版刊发《石墨烯——新世纪材料宠儿》一文。

  2004年,两位俄裔英籍科学家将石墨烯成功从石墨中分离。石墨烯集合世界上最优质的各种材料品质于一身,如果说20世纪是硅的世纪,神奇的石墨烯则是21世纪新材料的宠儿。

    6月21日,在香港举行的“石墨烯时代21世纪的奇迹材料”产业化全球高端论坛上,诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁·诺沃肖洛夫爵士以一场妙趣横生的讲演,将听众带入一个玄妙神奇的科技世界,令人对未来美好生活充满遐想。

诺贝尔奖得主访华或催沸“石墨烯”产业热

2013-06-18    阅读详细内容

 

  中证网讯 6月20日,由英国国家石墨烯研究院(NGI)发起的,Bluestone Global Tech 和Powerbooster Technologies 联合国信证券(香港)金融控股有限公司主办的“石墨烯时代 – 21世纪的奇迹材料”产业化全球高端论坛将在香港举行。本次论坛由诺贝尔物理学奖得主康斯坦丁?诺沃肖洛夫爵士主讲,与会者将讨论石墨烯在等离子体技术、二维材料/电容器、半导体/太赫兹技术和复合材料等方面的应用成果。

  位于曼彻斯特大学的英国国家石墨烯研究院是世界上最领先的石墨烯研究和商业化中心,专门为产业界和科学界合作开发石墨烯应用提供独特的科研环境。Bluestone Global Tech 掌握了高品质石墨烯的大规模制备技术,并率先实现石墨烯的商品化应用,例如显示器,柔性电子和储能材料。Powerbooster Technologies 则将石墨烯的技术运用于不同领域,如移动设备技术,能源生产和存储,医疗和保健等。

  2010年10月5日瑞典皇家科学院宣布,将当年的诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,以表彰他们在石墨烯材料研究方面的革命性成就。从那以后,全球掀起了“石墨烯”热。欧盟今年初宣布石墨烯入选“未来新兴旗舰技术项目”,未来10年将资助10亿欧元进行研究开发。

美国发现石墨烯优越的润滑和保护性能

2013-06-10    阅读详细内容

  近日,美国阿贡国家实验室科学家Anirudha Sumant和Ali Erdemir领导的研究小组发现,在钢材的接触表面吸附上一层石墨烯将大幅减小其摩擦系数和磨损率,并能有效防止其生锈,堪称神奇。这一工序成本很低、操作简单,只需把含有少量石墨烯的溶液滴到两个接触面之间即可。随着接触面之间的相对运动,石墨烯会均匀并且牢牢地附着在整个接触表面。
长期以来,工业上用的润滑剂主要有两种:油质润滑剂和固体润滑剂,它们都有成本高、使用条件较苛刻、更换麻烦、产生废物污染环境等问题。石墨烯润滑剂将一举解决这些问题。研究小组估计,如石墨烯润滑剂得到广泛应用,仅节能一项就能每年为美国挽回24.6亿度电能的损失。
  有关这一发现的论文发表在今年4月份出版的《碳》(Carbon)杂志第54期上。 

全新石墨烯图像传感器 比传统强1000倍

2013-06-01    阅读详细内容

关于石墨烯强大的功能,我们已经不是第一次听说。无论是作用于油漆、环境污染治理、研发耳机等等,几乎任何我们能够想到的领域都会出现这一材料的身影。这一次,它又将自身的优势发挥在了拍照领域。新加坡南洋理工大学助理教授 Wang Qijie 和他的研究小组精心研制了一片石墨烯传感器。这一传感器能够检测广谱光,捕捉和持有光生成电子粒子 的时间比大部分传感器更长,捕捉光线的能力比传统传感器强 1000 倍,且消能也低 10 倍;

韩国产业通商资源部对‘石墨烯’的商业化计划6年投资470亿韩元

2013-05-28    阅读详细内容

 

  日前,韩国政府与公司正式进入了梦想之材料"石墨烯"(Graphene)的商业化过程当中。据韩国产业通商资源部21日表示,选定了开发石墨烯材料与应用产品的6家主管机构,并从今年开始会在此后6年间时间里投资470亿韩元来促进技术性开发。

  这项事业将由韩国科学技术研究院进行总管。除外,三星Techwin以触摸屏、韩国电子通信研究所以有机发光二极管(OLED)面板、Sangbo以高阻隔复合膜、Changsung以电磁屏蔽涂料、POSCO以高耐蚀涂料等作为了各自的核心课题,并计划由此促进商业化技术的开发。产业化计划对有望市场急速扩大的显示器和复合材料领域的石墨烯材料(大面积石墨烯、石墨烯微米)会优先进行开发,还会将此应用到产品当中。

  石墨烯是在石墨上去除一层皮的碳素原子膜,它是以6角型蜂窝结构组成的一种粉末状态的物质。其电子移动度是硅酮的140倍,而热导率与允许电流密度是铜的100倍到1000倍。而且非常薄,还易弄弯,作为新一代材料备受瞩目。英国在2011年10月,为石墨烯的商业化在研究与开发项目中投资了5千万英镑,而欧洲联盟则投资10亿欧元等,各国都纷纷跳入了石墨烯的商业化队伍。

 

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