石墨烯是一种新型材料,被称为‘’黑金’’,是‘’新材料之王‘’。科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
下面来看看它的一些超级特性:
1.它是世界上最轻、最薄又是强度最大的材料。
它有多薄?它仅由一层碳原子组成!
石墨烯的原子结构
它的强度有多大?它是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。
如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋(厚度约100纳米)的包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。
2.它是世界上导电性和导热性最好的材料。
石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数,远高于金属中导热系数最高的金、银、铜、铝等,而且具有良好的柔韧性,同时石墨烯具备的超高导电性能提供的电磁屏蔽性能使得石墨烯散热膜具有更优异的价值。因此石墨烯作为辅助散热的导热塑料或者膜片导热性能强同时具备电磁屏蔽性能,具有巨大的应用前景。
石墨烯薄膜
用石墨烯做的超级电容拥有异常高的导电性和大表面积,充放电速度快、效率高、循环寿命长且安全。
石墨烯电容
3.它兼具柔性、透明等特性,是新型柔性电池、柔性显示屏,太阳能电池等的理想材料。
柔性手机
4.石墨烯晶体管已展示出其优点和良好性能,每秒能执行1550亿个循环操作,比之前的试验用晶体管快50%。因此,石墨烯可能最终会替代硅。
总之,石墨烯材料具有优异的电学、热学、光学以及强度等性能,在新能源、大健康产业、航空航天等领域拥有良好的应用前景,近年来获得系列政策的大力扶持,已成为“十三五”新材料的发展重点。《中国制造2025》明确提出,要求加快新材料发展,做好石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制。石墨烯作为21世纪“材料皇冠”上最璀璨的明珠,必将为新时代下我国科技创新指明前行的方向,成为中国制造最有力的着力点之一。
那么问题来了,石墨烯究竟是一种什么怪?
其实它并不是什么新物质,它就是我们常见的石墨---‘’单原子层石墨‘’,石墨烯一层层叠起来就是石墨,但要从石墨中剥离出单原子层结构是很困难的。2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和克斯特亚·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。
石墨烯
据不完全统计,全球有近300家公司涉足石墨烯研究,包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。国外高校和企业掌握了大量核心专利,在石墨烯产业化进程中扮演着重要角色。韩国三星、美国IBM、韩国成均馆大学、韩国科学技术研究所、日本东芝公司、美国赖斯大学等具有较高的影响力。
国内相关研究主要集中在高校和中科院,有80多所一流大学和研究机构涉足石墨烯,但在企业层面只有深圳鸿海具有一定优势,且专利数量远远落后于三星、IBM等国外企业,石墨烯研发过程中企业的主体作用亟待进一步加强。另一方面,国内研究多集中于bottom-up方法制备、在锂离子电池电极中的应用、石墨烯复合材料方面,在半导体器件方面实力弱,产业布局亟待进一步优化。
石墨烯主题讲座
下面来看看它的一些超级特性:
1.它是世界上最轻、最薄又是强度最大的材料。
它有多薄?它仅由一层碳原子组成!
石墨烯的原子结构
它的强度有多大?它是人类已知强度最高的物质,比钻石还坚硬,强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。
如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋(厚度约100纳米)的包装袋,那么它将能承受大约两吨重的物品。
2.它是世界上导电性和导热性最好的材料。
石墨烯具有极高的热导率和热辐射系数,远高于金属中导热系数最高的金、银、铜、铝等,而且具有良好的柔韧性,同时石墨烯具备的超高导电性能提供的电磁屏蔽性能使得石墨烯散热膜具有更优异的价值。因此石墨烯作为辅助散热的导热塑料或者膜片导热性能强同时具备电磁屏蔽性能,具有巨大的应用前景。
石墨烯薄膜
用石墨烯做的超级电容拥有异常高的导电性和大表面积,充放电速度快、效率高、循环寿命长且安全。
石墨烯电容
3.它兼具柔性、透明等特性,是新型柔性电池、柔性显示屏,太阳能电池等的理想材料。
柔性手机
4.石墨烯晶体管已展示出其优点和良好性能,每秒能执行1550亿个循环操作,比之前的试验用晶体管快50%。因此,石墨烯可能最终会替代硅。
总之,石墨烯材料具有优异的电学、热学、光学以及强度等性能,在新能源、大健康产业、航空航天等领域拥有良好的应用前景,近年来获得系列政策的大力扶持,已成为“十三五”新材料的发展重点。《中国制造2025》明确提出,要求加快新材料发展,做好石墨烯、生物基材料等战略前沿材料提前布局和研制。石墨烯作为21世纪“材料皇冠”上最璀璨的明珠,必将为新时代下我国科技创新指明前行的方向,成为中国制造最有力的着力点之一。
那么问题来了,石墨烯究竟是一种什么怪?
其实它并不是什么新物质,它就是我们常见的石墨---‘’单原子层石墨‘’,石墨烯一层层叠起来就是石墨,但要从石墨中剥离出单原子层结构是很困难的。2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和克斯特亚·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。
石墨烯
据不完全统计,全球有近300家公司涉足石墨烯研究,包括IBM、英特尔、美国晟碟、陶氏化学、通用、杜邦等。国外高校和企业掌握了大量核心专利,在石墨烯产业化进程中扮演着重要角色。韩国三星、美国IBM、韩国成均馆大学、韩国科学技术研究所、日本东芝公司、美国赖斯大学等具有较高的影响力。
国内相关研究主要集中在高校和中科院,有80多所一流大学和研究机构涉足石墨烯,但在企业层面只有深圳鸿海具有一定优势,且专利数量远远落后于三星、IBM等国外企业,石墨烯研发过程中企业的主体作用亟待进一步加强。另一方面,国内研究多集中于bottom-up方法制备、在锂离子电池电极中的应用、石墨烯复合材料方面,在半导体器件方面实力弱,产业布局亟待进一步优化。
石墨烯主题讲座