淺談石墨烯材料發(fā)展應用趨勢

作者：暖季地暖點擊：發(fā)布日期： 2024-07-08 16:09

信息摘要：

超級材料這個詞近來被大量使用陶瓷超級材料，氣凝膠超級材料，彈性體超級材料。但是有一種超級材料把它們都淹沒了，它讓它的發(fā)現(xiàn)者獲得了諾貝爾獎，并為科學的炒作和興奮定義

　　“超級材料”這個詞近來被大量使用——陶瓷超級材料，氣凝膠超級材料，彈性體超級材料。但是有一種超級材料把它們都淹沒了，它讓它的發(fā)現(xiàn)者獲得了諾貝爾獎，并為科學的炒作和興奮定義了上限。它有可能使處理、電力儲存、甚至太空探索發(fā)生革命性的變化，這就是石墨烯材料。

　　石墨烯（Graphene）是由單層碳原子排列成六邊形晶格的一種異形體(形式)，是一種以碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結構的新材料。

　　它是碳的許多其他異形體的基本結構元素，如石墨、鉆石、碳、碳納米管和富勒烯。石墨烯有許多不同尋常的性質，它能有效地傳導熱量和電，它的導電性也非常高，而且?guī)缀跏峭该鞯摹Ｋ粌H具有令人難以置信的物理特性，還被廣泛引用為每一重量基礎上創(chuàng)造的最堅固的材料。例如，石墨烯在原子小的情況下，可以使處理器中的晶體管更加緊密地封裝，并允許許多電子行業(yè)向前邁進一大步。

　　石墨烯具有優(yōu)異的光學、電學、力學特性，在材料學、微納加工、能源、生物醫(yī)學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景，被認為是一種未來革命性的材料。

　　一、基礎研究方面的應用

　　石墨烯對物理學基礎研究有著特殊意義，它使得一些此前只能在理論上進行論證的量子效應可以通過實驗進行驗證。在二維的石墨烯中，電子的質量仿佛是不存在的，這種性質使石墨烯成為了一種罕見的可用于研究相對論量子力學的凝聚態(tài)物質——因為無質量的粒子必須以光速運動，從而必須用相對論量子力學來描述，這為理論物理學家們提供了一個嶄新的研究方向：一些原來需要在巨型粒子加速器中進行的試驗，可以在小型實驗室內用石墨烯進行。

　　二、新能源電池方面的應用

　　新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領域。美國麻省理工學院已成功研制出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數(shù)碼設備中應用。

　　另外，石墨烯超級電池的成功研發(fā)，也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新能源電池產業(yè)的發(fā)展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業(yè)的應用鋪就了道路。

　　三、傳感器方面的應用

　　石墨烯可以做成化學傳感器，這個過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的，根據部分學者的研究可知，石墨烯化學探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。石墨烯獨特的二維結構使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。

　　四、防腐涂料領域的應用

　　目前國內防腐涂料消費量近180萬噸，占世界防腐涂料總消費量的40%以上。我國防腐涂料需求主要集中在船舶、石油化工、橋梁、集裝箱等領域。涂料中添加石墨烯后，石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導電網格，有效提高鋅粉的利用率，同時，石墨烯涂層能在金屬表面與活性介質之間形成物理阻隔層，對基底材料起到良好的防護作用。

　　近年石油化工、鐵路交通、新能源、基礎設施建設等更是蓬勃發(fā)展，為防腐涂料提供了廣闊的市場空間。深圳長石新能源致力于對石墨烯涂料進行大規(guī)模商業(yè)和工業(yè)應用，為全球客戶提供高效產品和全方位解決方案，打破中國重防腐涂料和核心原料嚴重依賴進口的局面，為涂料行業(yè)工業(yè)4.0提供堅實的基礎。作為石墨烯應用的開拓者，石墨烯防腐涂料和功能性涂料成為重點發(fā)展戰(zhàn)略之一。