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石墨新材料產品有哪些

發布時間:2024-12-30 13:26:19

❶ 生物質石墨烯應用領域都有哪些

生物質石墨烯,實質上是石墨烯的一種,它通過利用生物質原料(如秸稈、木質素等)製成,其應用范圍與通過其他方法制備的石墨烯相同。就像食用油,無論是通過壓榨還是有機抽提方式生產,最終的產品都是食用油,均可食用。
石墨烯,這種由單一層碳原子組成的二維晶體,是從石墨材料中剝離而來。2004年,英國曼徹斯特大學的物理學家安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功從石墨中分離出石墨烯,並證實了其可以獨立存在,為此他們共同獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。石墨烯不僅是世界上最薄的材料,也是最堅韌的材料之一,其斷裂強度比高級鋼材高200倍,同時具有良好的彈性,拉伸幅度可達到其自身尺寸的20%。一片面積為1平方米的石墨烯可製成吊床,自身重量不足1毫克,卻能支撐起一隻1000克的貓。
石墨烯的最大潛力在於替代硅,製造超微型晶體管,以生產未來的超級計算機。據專家分析,若用純石墨烯取代硅,計算機處理器的運行速度將提高數百倍。此外,石墨烯幾乎是完全透明的,僅吸收2.3%的光,而且非常緻密,連最小的氣體原子(如氦原子)也無法穿透。這些特性使其成為透明電子產品,如透明觸摸顯示屏、發光板和太陽能電池板的理想原料。
作為目前發現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種納米材料,石墨烯被譽為「黑金」和「新材料之王」,科學家甚至預測石墨烯將「徹底改變21世紀」。石墨烯的應用包括:對物理學基礎研究具有重要意義,它使一些此前只能在理論上討論的量子效應可以通過實驗來驗證,如電子的無障礙穿越。石墨烯的物理性質獨特,因其僅有一層原子厚,電子運動被限制在一個平面上,從而展現出全新的電學屬性。石墨烯是世界上導電性最好的材料,電子在其中的運動速度達到光速的1/300,遠超一般導體中的電子運動速度。
在塑料中摻入百分之一的石墨烯,可賦予塑料良好的導電性;摻入千分之一的石墨烯,則能使塑料的耐熱性能提高30攝氏度。這為製造薄、輕、具拉伸性且超強韌的新型材料提供了可能,這些材料可用於汽車、飛機和衛星的製造。隨著批量化生產和尺寸難題的逐步解決,石墨烯的產業化應用步伐正在加快。基於現有研究成果,移動設備、航空航天、新能源電池領域可能是最先實現商業化應用的領域。
在消費電子產品領域,可彎曲屏幕備受關注,成為未來移動設備顯示屏的發展趨勢。柔性顯示市場前景廣闊,石墨烯作為基礎材料的前景也被看好。數據顯示,2013年全球手機觸摸屏需求量約為9.65億片。到2015年,平板電腦對大尺寸觸摸屏的需求將達到2.3億片,為石墨烯應用提供了廣闊市場。韓國三星公司的研究人員已製造出由多層石墨烯等材料組成的透明可彎曲顯示屏,預計大規模商用不久矣。
新能源電池也是石墨烯最早商用的領域之一。麻省理工學院研究人員已成功研製出表面附有石墨烯納米圖層的柔性光伏電池板,大大降低了製造透明可變形太陽能電池的成本,這種電池可能應用於夜視鏡、相機等小型數碼設備。此外,石墨烯超級電池的研發解決了新能源汽車電池容量不足及充電時間長的問題,極大推動了新能源電池產業的發展。
石墨烯在航天軍工領域的應用優勢同樣顯著。美國NASA開發出了應用於航天領域的石墨烯感測器,能夠很好地檢測地球高空大氣層的微量元素和航天器上的結構性缺陷。石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應用上也將發揮更重要的作用。

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