当前位置: 石墨 >> 石墨发展 >> 神奇物种石墨烯真的能改变世界未来吗
石墨烯是否真的能改变未来,改变我们的生活?
说实话我个人不太认同这种观点。石墨烯这种新型材料研究出来不过短短的四五年,很多技术上都不太成熟,目前根本不可能大规模的应用到生活当中。都是都只是在理论实践,还在处于开发当中。下面就来看下现在石墨烯在各个领域当中的技术应用。
石墨烯是由一层碳原子构成的二维碳纳米材料,可以理解为最薄的石墨,根据严格意义上的二维原子晶体场理论,热力学上严格独立的二维原子晶体是不稳定的,但是准二维原子晶体材料,即具有褶皱的或者附在其他基底上的二维材料是可以存在的。
首先介绍石墨的结构:
石墨每层中的sp2杂化的碳原子形成一个层状结构,然后未参与杂化的p轨道相互共轭形成了一个n轨道n电子的共轭体系,层内碳原子的相互作用力是很强的,但是在石墨层间的作用力只有很弱的范德华力,这样原子力显微镜或扫描隧道显微镜的探针与石墨表面的作用力都可以用来剥离石墨层,于是Geim和Novoselov就利用这个原理,不断的用胶带反复刮擦石墨片,直到获得石墨烯。
图片来自网络英国曼彻斯特大学的这两位教授就是凭借这一开创性实验获得了年诺贝尔物理学奖
电子迁移率极高:由于石墨每一层中都有一个巨大的共轭体系,载流子可以以近乎光速的速度移动,因此石墨烯具有很高的电子迁移率,它是室温电阻率最低的材料,它还具有室温的量子霍尔效应和自旋传输性质,所以它很可能成为下一代电子器件的革命性材料。
一、石墨烯晶体管
显著优点:提高晶体管截止频率
最近有很多关于Ghz级别的石墨烯晶体管见诸报道。目前最快的石墨烯晶体管可以达Ghz的截止频率。目前报道的所有射频石墨烯晶体管的一个弱点是其不令人满意的饱和特性。然而在这种情况下(很小的饱和电流)依然能胜过硅基。
图片来自网络二、石墨烯微型超级电容器
美国加州大学洛杉矶分校研究人员开发的石墨烯微型超级电容器。
图片来自网络三、石墨烯超级电池
美研制石墨烯新超级电池几秒内完成充电
四、石墨烯春卷
石墨烯春卷——碳纳米管的光电红外探测设备
红外探头一般应具备这样的结构特征和性能特点:大面积、高密集度、呈现明显的均匀阵列结构,易于光偶合,有较高的响应性,生成的像素点均匀性好,死像素点数目少,并且性能稳定。然后,碳纳米管阵列完美符合这些要求,并且还具有许多附加优质性能。
五、石墨烯图像传感器
前不久,新加坡南洋理工大学的科研人员的一项研究成果让网媒争相转载。这项成果和石墨烯相关,科研人员将其作为原料之一,制造了一种图像传感器。
六、石墨烯太阳能电池
相对其他材料,石墨烯具有独特的优势,由于石墨烯的单层原子的特性:
其单层原子的厚度和巨大表面积
加之其优越的导电性能
它被认为能够提高量子点太阳能电池电子传输能力
同时使入射光的吸收阈值达到最小。
七、石墨烯薄膜耳机
世界首款配备石墨烯薄膜耳机原型问世
加州大学伯克利分校的研究人员研发了一款以石墨烯作为薄膜材料的耳机。通常,大部分的耳机都需要人造阻尼材料,但由于石墨烯良好的物理性,使得这层石墨烯薄膜并不需要人为阻尼,它依靠空气,使得耳机的振动频率非常出色。
八、石墨烯海水过滤装置
美防务企业研发低成本石墨烯海水淡化技术美国著名防务企业——洛克希德氠丁公司希望在年年底之前研发出石墨烯海水过滤装置原型样机。