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盘点石墨烯那些令人兴奋的潜力

时间:2015-09-06 13:17来源:新材料在线 作者:火凡
点击: 次

石墨烯是有史以来世界上最薄却最强大、最柔软的材料之一。

　　碳原子的一个简单片层晶格却有令人难以置信的热和能量传导性能，给了它彻底改变从机械到医学电子工程和物理的方方面面彻底改变的潜力。它的应用似乎也是无穷无尽的。

　　但是有一个问题：还没有人想出如何将石墨烯变成随时可用的产品或技术。但是科学家们肯定在尝试。

　　从石墨烯“折纸”到智能伪装，科学家正试图以一些创新的方式将这种多功能材料用于创造新技术。

　　微小的身体部件

　　Paul McEuen，康奈尔大学的一个物理学家，已经开始利用石墨烯像纸一样的特性将其折叠成不同的形状并按一定的策略位置对它进行剪切，制成3D“剪纸”的结构，折纸上呈现的一种高科技。

　　通过将石墨烯微观片切成约人类头发宽度的长度，McEuen正在建设复杂的可拉伸和折叠的石墨烯结构。

　　这些结构包括微小的分子弹簧，可以物理的伸展开凝聚的DNA分子去读取他们的代码，或者找出链中的异常;或者它们可以用于创建少量材料，用来测量通过脑细胞的电流脉动。McEuen还设想，未来迷你石墨烯盒子可以携带药物穿梭到身体的特定部位，尽管这仍然是猜测。

　　灵活的、快如闪电的手机充电器

　　由于石墨烯是一种良好的导体，它也可以被设计成一个灵活的电池缝入你的衣服。

　　对于用作电线的石墨烯片，Joshua Goldberger，俄亥俄州立大学的一个化学家，设想象如果你可以在石墨烯外做一个导体，然后将它与电路的其他主要部件结合起来–一个绝缘体和一个半导体-你就可以建立灵活的电子电路在你走路时来给你的手机充电，而无需将其插入电源插座。

　　内置到你衣服里的电池将比这些牛仔裤上的笨重充电器好多了。

　　更强大的替代电池

　　我们的现代配件变得越来越小，功能越来越强大，但他们的供电电池并不没有跟上步伐。随着对大型电子项目兴趣的增长-像电动汽车和可再生能源，如风能和太阳能-，他们也需要更高容量的电池。研究人员正在转向石墨烯来制定解决方案。

　　目前的电池效率不高-它们需要很长的时间进行充电，并趋向于过热，这会浪费其存储的大量的能量。由于石墨烯能非常有效地传导电，不容易出现过热，注入它的电子不会遇到与困扰当今小器件相同的能量损失问题。

　　科学家认为，石墨烯基电池替代品使用这样少的功率输入、浪费这么少的能量，他们将能够以闪电速度充电–以秒钟或分钟的量级，而不是通常所需的4小时。

　　曼彻斯特城市大学的研究人员们希望能3D打印这种可以大大提升电池存储能力的石墨烯基“超级电池”。其他团队也希望用石墨烯替代锂离子电池的阳极和阴极。加州大学洛杉矶分校的一个小组正在开发理论上充电可以比传统电池快100到1000倍的石墨烯基超级电容器和准电容器。

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