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石墨烯旗艦項目研究成果及未來發展之路
星之球科技 來源:3D虎2016-04-25
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石墨烯旗艦項目(Graphene Flagship)致力於(yu) 加速石墨烯從(cong) 實驗室往工業(ye) 化邁進的腳步,下麵匯總了該項目支持研究得到的具有重大意義(yi) 的成果:
石墨烯旗艦項目(Graphene Flagship)致力於加速石墨烯從實驗室往工業化邁進的腳步,下麵匯總了該項目支持研究得到的具有重大意義的成果:
1、石墨烯和神經元是最好的朋友
研究人員發現可以將未經處理的石墨烯與神經元連接起來,並且還能保持整個活性細胞的完整性。該工作是利用石墨烯製作用於控製大腦的腦深部移植物的第一步。該工作是由意大利的裏雅斯特大學教授Prato完成的,他指出他們正在致力於將石墨烯最前沿的技術用於生物醫學領域,研究石墨烯薄片與複雜的神經元細胞信號傳導機製之間的關係。
(ACS Nano, "Graphene-based Interfaces do not Alter Target Nerve Cells")
2、石墨烯壓力傳感器
壓力傳感器目前廣泛應用於移動手持設備,如果將目前的傳感器膜換成石墨烯膜,可以使傳感器尺寸減小,並且極大提高靈敏度和壽命。該工作的第一作者Robin Dolleman來自於荷蘭的代爾夫特大學,他們花了一年的時間為係統建模,最終才確定了壓縮模壓力傳感器的想法。壓縮模壓力傳感器由31層石墨烯組成,比矽基傳感器靈敏度高了45倍,器件尺寸也降低了25倍。目前該工作采用了單層石墨烯,也能夠取得相似的結果。
(Nano Letters, "Graphene Squeeze-Film Pressure Sensors")
3、無摩擦石墨烯
研究人員發現了石墨烯納米棒在表麵上滑動時展現出來的超潤滑性質,與納米棒尺寸和彈性有關。這一重要的發現顯示了納米石墨烯用於無摩擦塗層的潛力。
(Science, "Superlubricity of graphene nanoribbons on gold surfaces")
4、石墨烯皮劃艇
西班牙汽車內飾專家Grupo Antolin SA與羅馬皮艇合作研發一款創新型的皮艇,在其熱固性聚合物內加入石墨烯材料。采用石墨烯和相關的材料可以顯著提高強度和剛性,並且改進皮艇某些危險部分的耐破損能力。在九月份舉辦的皮劃艇馬拉鬆世錦賽中,羅馬皮艇采用了K-1皮艇,該皮艇中就采用了石墨烯。
5、生產石墨烯-廚房攪拌機做法
石墨烯旗艦項目的研究人員已經發明了一種方法可以大規模生產石墨烯,采用的是一個旋轉工具將液態的石墨片分離開,類似於廚房中的攪拌機。該方法可以提供生產石墨烯的速度,並且得到的二維材料具有多種用途,從印刷電子學到能源發電領域。
(Nature Materials, "Scalable production of large quantities of defect-free few-layer graphene by shear exfoliation in liquids")
6、柔性顯示可以放進口袋
FlexEnable發明了世界上第一個柔性顯示屏,其像素背板采用了石墨烯材料。與電泳成像膠片結合起來就能得到一個低功率的、耐用的顯示器,可以適用於多種不同環境。這種顯示器具有極大的潛力用於諸如可穿戴領域和互聯網等領域中。
7、采用石墨烯極大提高光纖數據傳輸量
石墨烯旗艦項目中的一組研究人員製作了一種高性能光探測器可用於紅外光纖通信係統,係統采用了石墨烯晶圓。這可以在減小器件尺寸和降低成本的同時,提高傳輸信息量。
(ACS Photonics, "50 GBit/s Photodetectors based on Wafer-Scale Graphene for Integrated Silicon Photonic Communication Systems")
8、石墨烯用於可充電電池
石墨烯旗艦項目下屬的幾個不同的研究組都在研究可充電電池。有一個小組發明了基於石墨烯的鋰離子類型的電池用於手持電子設備中。石墨烯主要用在電池電極上,以包含石墨烯納米片的塗抹墨水的形式,可以提高20%的能效。另一組研究人員則研究得到了高能量密度、效率和穩定性的氧化鋰電池。電池的效率超過90%,可充電超過2000次。氧化鋰電池電極是多孔、蓬鬆的,加入了石墨烯和其它添加劑可以改變電池中的化學相互作用。
(Science, "Cycling Li-O2 batteries via LiOH formation and decomposition")**
(Nano Letters, "An Advanced Lithium-Ion Battery based on a Graphene Anode and a Lithium Iron Phosphate Cathode")
石墨烯– what and why?
石墨烯是一種二維材料,由單層蜂窩狀網格的碳原子組成。這種透明的、柔性的材料具有很多特殊的性質。例如,它的強度是鋼的100倍,並且導電和導熱性能極佳。現在有很多工作致力於探究石墨烯的應用。包括用於柔性、可穿戴電子學和天線、傳感器、數據傳輸係統、醫學和仿生生物技術、超強複合物、光伏和能量存儲領域。
石墨烯及未來
對於石墨烯的研究還涵蓋了於與其相關的其它材料或其它結構,從聚合物到金屬,水泥,傳統半導體材料等。石墨烯隻是上千種單層材料中的一種。旗艦項目希望能夠加速實驗室技術到工業轉化的腳步。尤其讓人激動的是可以將這些不同的單層材料疊加一起從而創造出自然界中沒有的材料,得到想要的性質以用於特殊的領域。這些複合層材料還可以與其它納米材料結合在一起,從而能夠增強某些特性。
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