石墨烯材料挑戰(zhàn)各種“不可能”
作者：admin 發(fā)布時間：2023-04-12點擊：
憑借其特殊的物理結(jié)構(gòu)和特質(zhì)，石墨烯可以在多個領(lǐng)域帶來顛覆性的變革。
如果將其成功用于超級電容器或鋰離子電池的電極材料，套用當下比較流行的話，“媽媽再也不用擔心我的電池了”。據(jù)介紹，儲能材料有兩個關(guān)鍵指標，一是導電性，石墨烯是目前世界上電阻率最小的材料，電子在石墨烯二維平面上自由遷移，就好比汽車開上高速公路一般暢通無阻；二是比表面積，這直接影響儲能材料的比容量，也就是電池的續(xù)航能力。所有組成石墨烯的碳原子都在表面，對于儲能都是有效的，一點都不浪費。“只用5分鐘手機就可以完成充電，而且可以用3天甚至更長?！边@一應(yīng)用可能會為電動車動力電池開啟新的窗口，在節(jié)能環(huán)保方面有望突破。
手機、電腦等電子產(chǎn)品用久了會發(fā)熱，這是因為持續(xù)的工作產(chǎn)生的熱量無法通過散熱片及時與外界交換。隨著高功率電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代，對散熱的要求越來越高，而這恰恰是石墨烯的機會。
據(jù)提供的資料，室溫下石墨烯的理論導熱系數(shù)高達5300瓦/米·開爾文，美國在實驗室已測到單片石墨烯熱導率超過4000瓦/米·開爾文，這超越了碳納米管、金剛石和高定向石墨，并遠遠高于導熱性能最好的金屬銅達一個數(shù)量級?！暗@些性能都是基于一個非常微觀的納米尺度，看不見、摸不著，真正應(yīng)用于實際就比較困難?！币罁?jù)石墨烯高導熱的性能，某個研究所已成功將石墨烯和碳纖維復合成新的薄膜，導熱率能超過1100瓦/米·開爾文。
氧化石墨烯算是石墨烯的“近親”，利用它制成的薄膜具有多種優(yōu)異性能。利用氧化石墨烯制作出一種新型隔氣透水薄膜材料。某個合作研究組做了一項有趣的實驗，用這種薄膜封好一瓶伏特加酒，結(jié)果隨著水分蒸發(fā)，酒的味道越來越濃。與石墨烯表面特殊的相互作用，加速了水分子通過納米寬道的速度。
這個合作研究組進一步制作出具有超強離子篩選功能的氧化石墨烯薄膜。據(jù)介紹，水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜在水的作用下，可以阻止水中半徑大于0.45納米的離子或分子通過。這些發(fā)現(xiàn)在海水淡化與凈化、傳感技術(shù)以及能源轉(zhuǎn)換等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
