淺談石墨烯材料發(fā)展應(yīng)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(xué)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(xué)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(jié)構(gòu)的新材料。

　　它是碳的許多其他異形體的基本結(jié)構(gòu)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(zhì)，它能有效地傳導(dǎo)熱量和電，它的導(dǎo)電性也非常高，而且?guī)缀跏峭该鞯?。它不僅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(chǔ)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(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。

　　一、基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用

　　石墨烯對物理學(xué)基礎(chǔ)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(yīng)可以通過實驗進行驗證。在二維的石墨烯中，電子的質(zhì)量仿佛是不存在的，這種性質(zhì)使石墨烯成為了一種罕見的可用于研究相對論量子力學(xué)的凝聚態(tài)物質(zhì)——因為無質(zhì)量的粒子必須以光速運動，從而必須用相對論量子力學(xué)來描述，這為理論物理學(xué)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(nèi)用石墨烯進行。

　　二、新能源電池方面的應(yīng)用

　　新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領(lǐng)域。美國麻省理工學(xué)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(shè)備中應(yīng)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(chǎn)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(yīng)用鋪就了道路。

　　三、傳感器方面的應(yīng)用

　　石墨烯可以做成化學(xué)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(jù)部分學(xué)者的研究可知，石墨烯化學(xué)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(jié)構(gòu)使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。

　　四、防腐涂料領(lǐng)域的應(yīng)用

　　目前國內(nèi)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(lǐng)域。涂料中添加石墨烯后，石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)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(zhì)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(yīng)用，為全球客戶提供高效產(chǎn)品和全方位解決方案，打破中國重防腐涂料和核心原料嚴(yán)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(chǔ)。作為石墨烯應(yīng)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。