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【制備篇】
涓滴石墨烯:一種可在工業(yè)上大規(guī)模制造石墨烯的經濟生產機制
美國芝加哥Illinois大學(UIC)和SunEdison半導體公司的研究人員開發(fā)了一種工藝流程,稱為“碳自由基的晶界擴散”,用于有效地在任何半導體或絕緣固體襯底上進行石墨烯的無遷移生長。在這里,甲烷(或其他碳源)分子在真空和加熱爐中與襯底上沉積的金屬解離。甲烷解離產生的碳自由基通過金屬的晶界擴散,然后在金屬和底層襯底的界面上形成石墨烯。這種生長策略適合用于工業(yè)應用中大規(guī)模石墨烯的生產。
涓滴石墨烯
激光誘導制備石墨烯紙
北航羅斯達教授團隊以多孔聚酰亞胺纖維聚合薄膜(PI紙)為碳源,CO2為激光源,首次利用先進激光誘導石墨烯技術(Laser Induced Graphene, LIG)制備出無基質的大尺寸石墨烯紙。本研究提出的激光誘導石墨烯紙技術及其低成本大面積制備、性能調控與優(yōu)化與多功能應用可為宏觀石墨烯材料與結構的大規(guī)模制備與商業(yè)應用帶來一定的指導性思路與科學意義。
石墨烯紙的先進激光連續(xù)制造及多尺度形態(tài)加工
石墨烯在多晶襯底晶界附近如何生長
浙江大學石墨力學實驗室(LogM)的一個研究小組在《NANO》上發(fā)表了一篇論文(“化學氣相沉積法生長石墨烯疇跨越銅晶界”) ("Chemical Vapor Deposition Growth of Graphene Domains Across the Cu Grain Boundaries"),論文展示了催化襯底的形態(tài)結構是如何影響石墨烯生長的。這對石墨烯制備方面提供了更多的指導,尤其對于合成高品質的石墨烯具有重要意義。
石墨烯單晶在Cu晶粒邊界附近生長的示意圖
石墨烯的“兄弟”——硼烯在制備方面獲重要突破
在國家重點研發(fā)計劃“納米科技”重點專項項目“半導體二維原子晶體材料的制備與器件特性”的支持下,中國科學院物理研究所吳克輝、陳嵐研究員等深入開展硼烯薄膜的制備研究。他們采用單晶Al(111)作為基底,通過對生長參數的精確調控,成功制備出蜂窩狀結構的硼烯薄膜。該工作實現(xiàn)了平面六角蜂窩狀結構的硼烯的制備,同時該工作也為進一步研究硼烯中可能存在的奇異電子特性奠定了基礎,為實現(xiàn)基于硼烯的電子器件提供了誘人的前景。
硼烯在銀表面的結構示意圖
【應用篇】
揚企研發(fā)出石墨烯超級電池
揚州一能源科技企業(yè)與湖南大學合作研發(fā)出石墨烯鉛炭儲能電池,無論是續(xù)航能力還是綜合指標,都遠遠超過傳統(tǒng)的鉛酸電池,這一超級電池已進入試用階段,今后運用到電動汽車中,有望將其續(xù)航里程提升一倍,達到600多公里。根據理論測算,相比普通鉛酸電池,石墨烯鉛炭儲能電池的循環(huán)壽命提高了6倍、充電速度提高了8倍、放電功率提高了3倍,同時最關鍵的,它還具有成本低等優(yōu)勢。目前,這種新型石墨烯鉛炭儲能電池技術已通過專家多輪評審與論證,并進入試用階段,試用范圍主要包括電網、電站等領域。
石墨烯氣凝膠在燃料電池中首次成功應用
利用石墨烯氣凝膠良好的導電性能,優(yōu)異的機械性能,高催化劑負載性能和超輕的質量,用石墨烯氣凝膠替代傳統(tǒng)燃料電池中的兩個重要組建——電極板和氣體擴散層,大大降低燃料電池重量的同時將燃料電池的質量功率密度提升了3倍。石墨烯氣凝膠具有特殊的選擇吸附性,即使將12M的甲醇存儲在氣凝膠中,甲醇也幾乎不會穿過質子交換膜。此外,石墨烯氣凝膠還起到了燃料存儲的作用,使得該燃料電池在無需持續(xù)輸送甲醇的情況下維持運行,從而省去了外接甲醇存儲裝置和復雜的燃料循環(huán)系統(tǒng),并降低了制作成本。
超薄石墨烯能制造人工視網膜
來自美國德克薩斯大學和韓國首爾國立大學的研究人員利用石墨烯、二硫化鉬、黃金、氧化鋁和硝酸硅的組合,構造了一種比現(xiàn)有模型更好的人工視網膜,可以幫助數百萬名眼疾患者再度恢復視力;趯嶒炇已芯亢蛣游飩體分析,研究人員確定他們構造的這種新型人造視網膜具有生物適合性,并且能夠模擬人類眼睛特征,同時,它能夠更好地匹配自然視網膜尺寸。
石墨烯在新概念電池中的應用
【產業(yè)篇】
國內首條物理法石墨烯生產線投產
近日,大同墨西科技有限責任公司國內首條物理催化法石墨烯生產線投產運營。物理法石墨烯生產技術是大同墨西科技公司擁有獨立自主知識產權的核心技術,其生產線設備全部由國內企業(yè)配套供應,是名副其實的“中國造”。年生產能力可達10噸,產品覆蓋石墨烯粉體材料所有規(guī)格,可以實現(xiàn)連續(xù)生產,可以根據用戶需求定制石墨烯粉體材料,整個生產過程綠色環(huán)保無污染。
廣西鹿寨縣力促石墨烯產業(yè)集聚發(fā)展
今年以來,廣西柳州市鹿寨縣正大力打造石墨烯產業(yè)應用示范基地,旨在進一步加快石墨烯產業(yè)應用項目落地,力促石墨烯產業(yè)集聚發(fā)展。石墨烯產業(yè)應用示范基地項目總投資14億元,將規(guī)劃建設石墨烯新材料車輛應用研究院、石墨烯新材料產業(yè)園區(qū)等。目前,基地已有4個石墨烯項目入駐。其中,云亭紫荊改性石墨烯EPS制品項目已投產。
【政策篇】
河北辛集市高度重視石墨烯產業(yè)發(fā)展
近日,北京石墨烯研究院院長、中國科學院院士劉忠范、副院長張錦、首席戰(zhàn)略顧問許莉一行蒞臨河北省辛集市考察調研,劉忠范院士作了題為《石墨烯產業(yè):機遇與挑戰(zhàn)》的報告,就石墨烯產業(yè)現(xiàn)狀、面臨的挑戰(zhàn)和未來發(fā)展前景進行深入剖析,與參會企業(yè)就石墨烯制備等問題進行現(xiàn)場互動。劉忠范院士在報告中指出,要把辛集作為一個試點,探索一條可借鑒的“政產學研用”新路。辛集市委書記邸義希望劉忠范院士能夠與辛集市開展多層次、寬領域、全方位的合作,促進一批發(fā)展前景好、帶動能力強的重大科研項目落地。
首批石墨烯測試方法國家標準通過審查
日前,全國納米技術標準化技術委員會納米材料分技術委員會在常州西太湖科技產業(yè)園舉行《納米技術氧化石墨烯厚度測量原子力顯微鏡法》國家標準審查會。這項標準是我國第一批進入審查階段的石墨烯測試方法國家標準,也是第一批由我國原始創(chuàng)新的石墨烯國家標準,具有歷史里程碑的意義。該項國家標準的審查和發(fā)布,將為氧化石墨烯產品指標提供檢測依據;為我國石墨烯產業(yè)的健康發(fā)展提供更強有力的保障;填補國內外石墨烯相關標準領域的空白。