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冬季降温不用愁,石墨烯带你走进温暖智能设备(1)

   北京本周预报最低温度可能到零下20摄氏度,如此低冷的天气,科技怎能不找到创新点。石墨烯的加入,不带成为了最佳的基础,而且它的装饰效果非同凡响,各种取暖智能设备让你目不暇接。


石墨烯是什么?

    石墨烯(Graphene)是一种由碳原子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。石墨烯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5300 W/m·K,高于碳纳米管金刚石,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(monocrystalline silicon)高,而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低。石墨烯适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池

    墨烯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5300 W/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10-6 Ω·cm,比铜或银更低,为世上电阻率最小的材料。因为它的电阻率极低,电子迁移的速度极快,因此被期待可用来发展出更薄、导电速度更快的新一代电子元件或晶体管。由于石墨烯实质上是一种透明、良好的导体,也适合用来制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池。

石墨烯的应用:

    1、制造下一代超级计算机。石墨烯是目前已知导电性能最好的材料,这种特性尤其适合于高频电路,石墨烯将是硅的替代品,可用来生产未来的超级计算机,使电脑运行速度更快、能耗降低。

   2、制造“太空电梯”的缆线。科学家幻想将来太空卫星要用缆线与地面联接起来,那时卫星就成了有线的风筝,科学家现在终于找到了可以制造这种太空缆线的特殊材料,这就是石墨烯。

    3、可作为液晶显示材料。石墨烯是一种“透明”的导体,可以用来替代现在的液晶显示材料,TCM用于生产下一代电脑、电视、手机的显示屏。

    4、制造新一代太阳能电池。石墨烯透明导电膜对于包括中远红外线在内的所有红外线的高透明性,是转换效率。

    5.石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破。中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损。利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤;用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收。这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实。

20 世纪被称为硅的世纪,而21 世纪则被认为是炭的世纪——石墨烯

 

石墨烯与目前最热门的新能源材料硅的对比

 

石墨烯

石墨烯特性

石墨烯应用领域

电子迁移率

150000 cm2/Vs

1400 cm2/Vs

导电性能极好,电子在石墨烯中的传输速度比硅快100倍,因而未来的半导体材料是石墨烯而不是硅。

替代硅成为下一代半导体材料、超级计算机芯片。

硬度

110GPa121GPa

70GPa

石墨烯是目前人类已知的最为牢固的材料,比钻石还要坚硬

勘探采集领域、触摸屏、超坚韧的防弹衣

厚度

0.34纳米

0.3毫米

最薄的物质,使很多微型化产品得以实现

超轻型飞机材料、太空电梯缆线,可弯曲显示屏

透明性

吸收太阳光转化电能高达97%

转化率不超过30%

石墨烯制透明导电膜、有机薄膜太阳能电池

替代晶硅进入太阳能光伏领域,太阳能超级电池。

环保性

无污染

生产硅材料需要在气化的硅中提取硅元素,硅的沸腾点高达2800度,在生产硅材料环节需要消耗大量的能源

随着生产技术的不断创新,目前已有多种环保型生产方法。

 

原料

石墨

石英

目前我国石墨探明储量20亿吨,占世界45%储量

 

技术

与国外生产技术同步

国内生产技术仍然落后德,日,美等发达国家,很多硅材料仍然需要进口

中国宝安旗下子公司已完成石墨烯小试,目前正在进行中试,并申请国家专利

 

结论:石墨烯在多个领域都有可发挥的空间,尤其在电子工业和新能源领域都具有不可比拟的优点,石墨烯是21世纪最具颠覆性的新型材料,将带给世界极大的变化。

 

 

果脯网编辑:果粒

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