21世纪的黑科技
—石墨烯
石墨烯被称为21世纪的黑科技,其用途十分广泛,目前已经被用在各种电池、触控屏、电容器当中,甚至污染治理等领域也需要这种材料,石墨烯电池更是成为不少企业的重点研发项目。相关人员表示,由于石墨烯体积较轻,强硬度高,因此具备良好的导电性能,运用在电子元器件当中有很好的发展前景,运用到芯片上能提高芯片的性能。
事实上,西方国家从很早之前就对石墨烯材料有所研究,为此投入了不少人力和物力,在西方国家不懈努力下,成功将石墨烯从自然界中分离了出来。数据显示,一毫米石墨中可能有300万层石墨烯片,想要分离的难度可想而知。值得注意的是,西方国家努力的成果很快被我国突破。我国不仅将其成功分离,还打破瓶颈,将效率提升了1000倍,经过测试,石墨烯制造的芯片要比原本的芯片处理能力快千倍,无形中节省了不少时间。
(文章内容来源于网络)
石墨烯是目前已知最薄的材料,但其具有独特的磁阻特性。这是因为它们具有在室温下最高的电阻值。此外,由于这种特殊的密度和硬度,石墨烯能够吸收电磁波并使之衰减。这些原因导致了石墨烯在室温下具有惊人的电阻率,从而吸引了科学家们对它进行研究。如果将石墨烯添加到传统变压器中,它们可能会提供一种更好的解决方案来抵消电损耗。石墨烯具有良好的磁性和导电性,这使得它成为最理想的场效应材料。
由于其独特的结构,石墨烯很难被有效地加工成需要的形状或尺寸。因此,开发新的方法来增强石墨烯性能是非常必要的。一些科学家正在寻求一种可以在室温下制造出高质量石墨烯的有效方法。这些研究人员已经使用了各种不同类型的增强体进行试验,并成功地将石墨烯的磁阻提高到了一个前所未有的水平。现在,许多实验室正在寻找更高效的方式来制作高性能石墨烯。
再创纪录磁阻
未来应用更加广泛
近日,石墨烯还体现出了一个惊人的特性:它可以在高于绝对零度的温度记录磁阻水平:高磁阻是一种材料响应磁场而改变其电阻的能力,比较罕见,但能够以这种方式改变其特性的材料可用于计算机、汽车和医疗设备。最有趣的石墨烯行为,实际上是最高水平的磁阻,通常在超低温下观察到。
在这项最新的实验中,来自英国曼彻斯特大学和兰卡斯特大学的研究人员将高质量石墨烯暴露在室温下的磁场中并测量了其响应。在过去的 10 年里,石墨烯设备的电子质量有了显著提高,每个人似乎都专注于在低温、液氦温度下寻找新现象,而忽略了在环境条件下发生的事情,研究人员在加热后,出乎意料的是出现了一大堆意想不到的现象。
研究人员使用了一种纯净且未修改的石墨烯形式,确保只有温度才能改变其导电性。升高温度会激发材料内的带电粒子,在它们跳跃时暴露出间隙或“孔”。在标准永磁体的作用下,加热后的石墨烯表现出大于 100% 的磁阻响应,这在任何材料中都是前所未有的,创下了新纪录。从正确的角度看待这种反应——在室温和现实世界的磁场中,大多数金属和半导体的电阻变化仅占 1% 的一小部分。
研究人员说,这取决于带负电的电子和电子移动时留下的带正电的空穴的移动性和平衡。英国兰开斯特大学的物理学家表示:“室温下未掺杂的高质量石墨烯提供了一个探索全新机制的机会,这种机制原则上甚至在十年前就可以发现,但不知何故被所有人忽视了。他们计划研究这种奇怪的金属体系,当然,更多有趣的结果、现象和应用将会随之而来。”
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测试还有另一个有趣的结果。随着温度升高,未改变的石墨烯变成了所谓的“奇怪金属”,这是一种我们仍未完全了解的材料。我们对这些金属的了解是它们以我们意想不到的方式发挥作用,这里的石墨烯就是如此。特别是,温度和电阻之间的关系不像普通金属那样有效。虽然这项研究对现实世界没有直接影响,但它显著增加了我们对材料及其物理原理的理解—并进一步阐明了石墨烯的特殊性和多功能性。
在工业上,它可以用于制造碳纳米管、催化剂和传感器;在医学上,它可以用作药物载体和治疗癌症的新方法。随着科技的进步,石墨烯技术日益成熟,市场前景十分广阔。在工业领域,石墨烯主要用于制备电极材料、电池正极材料和储氢材料等方面。在电子方面的应用,基于载流子迁移率极高,可以取代硅做晶体管等;在光学方面的应用,基于单层吸光率仅为2.3%,可以做透明电极、触控屏等;用作能源器件,基于其比表面积超高的性质,可以做超级电容器等;复合材料方面,基于其机械强度、导热、抗腐蚀等方面的性能,可以和金属、树脂、涂料等复合来提高它们的强度、导热能力和防腐性能等。
目前国内外都有不少企业从事石墨烯的生产与开发工作。随着技术的不断进步和市场需求的增长,石墨烯产业规模将会不断扩大。预计未来10年,我国将成为世界上最大的石墨烯制造基地。目前,已有多家企业投入了研发和生产,应用前景十分可观。由于石墨烯具有优良的导电性、导热性和导热率等性能特点,被广泛应用于航空航天领域;在工业领域,已经有部分厂家开始涉足石墨产品的开发研制工作;而随着技术的进步和需求的增加,未来将涌现出更多的优秀企业和项目。
石墨烯材料
需要手套箱进行安全研发
首先要明白手套箱的三个特性
1、生物相容性:羧基离子的植入可使石墨烯材料表面具有活性功能团,从而大幅度提高材料的细胞和生物反应活性。石墨烯呈薄纱状与碳纳米管的管状相比,更适合于生物材料方面的研究。并且石墨烯的边缘与碳纳米管相比,更长,更易于被掺杂以及化学改性,更易于接受功能团。
2、氧化性:可与活泼金属反应。
3、还原性:可在空气中或是被氧化性酸氧化,通过该方法可以将石墨烯裁成小碎片。石墨烯氧化物是通过石墨氧化得到的层状材料,经加热或在水中超声剥离过程很容易形成分离的石墨烯氧化物片层结构。
然石墨烯的结构相对稳定碳碳键(carbon-carbon bond)仅为1.42但鉴于其化学性依然需要一个安全的实验环境:石墨烯手套箱
Lab2000手套箱是一套高性能、高品质的自动吸收水、氧分子,纯化工作环境的密闭循环工作系统,提供可以满足您特定清洁要求应用的1ppm的O₂和H₂O惰性的氛围环境。该系统是为石墨烯研究开发而设计的经济型循环净化系统:包括一台密闭箱体、一套过渡舱,一台旋片式真空泵和一套集成有微控制器操作面板的循环净化系统。标准的Lab2000系统配备的惰性气体净化系统安装一套净化柱(全自动可再生)净化、维护手套箱箱体内的气体环境。