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瞧 實(shí)驗(yàn)室外石墨烯都有了美麗的“邂逅”

2016-07-29 13:57:58 來源：中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng) 閱讀量：22549 評(píng)論
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      【中國(guó)塑料機(jī)械網(wǎng) 本站原創(chuàng)】石墨烯由單層碳原子構(gòu)成的一種材料，是目前已知的世上薄、強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好且擁有強(qiáng)大靈活性的納米材料。因此，石墨烯引發(fā)了人們對(duì)其在新技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用充滿了想象。有行內(nèi)人士稱，“石墨烯時(shí)代”即將到來，競(jìng)爭(zhēng)即將白熱化即將。事實(shí)證明，神奇的石墨烯確實(shí)對(duì)目前的產(chǎn)品會(huì)有著顛覆性的改變。
　
　　時(shí)速是衡量一款電腦速度的重要標(biāo)準(zhǔn)，目前，個(gè)人計(jì)算機(jī)的時(shí)速已經(jīng)達(dá)到上百兆赫，有的甚至超過了1GHz。而現(xiàn)在科學(xué)家運(yùn)用石墨烯把時(shí)速提高到了讓我們吃驚的100GHz，石墨烯助力處理器，實(shí)現(xiàn)飛一般的速度。
　　
　　石墨烯＋處理器 時(shí)速達(dá)到驚人的100 GHz
　　
　　多年來，二維材料石墨烯已在微型、的電子產(chǎn)品領(lǐng)域展現(xiàn)出它巨大的應(yīng)用前景。而現(xiàn)在，科學(xué)家設(shè)計(jì)了一個(gè)工作時(shí)能耗超低的石墨烯晶體管，終可以使處理器的時(shí)速達(dá)到驚人的100 GHz。莫斯科物理與技術(shù)研究院（MIPT）的科學(xué)家已經(jīng)找到利用石墨烯來提高隧道電流的方法。石墨烯本質(zhì)上是一個(gè)二維結(jié)構(gòu)，只由一個(gè)原子厚的碳層組成，而在這個(gè)尺寸下它具有一些不尋常的電學(xué)性質(zhì)。
　　
　　研究者們通過構(gòu)建模型來研究由兩層石墨烯粘結(jié)在一起形成的雙層石墨烯的性能，發(fā)現(xiàn)了一些奇怪的能量帶和電子的能量范圍。雙層石墨烯的能量帶類似于“墨西哥帽”的形狀，而不是大多數(shù)半導(dǎo)體產(chǎn)生的拋物線形狀。研究者們解釋說“墨西哥帽”的邊緣發(fā)生著許多重要的效應(yīng)，這些效應(yīng)在之前是很難測(cè)量的，但是通過使用更高質(zhì)量的基底（承載雙層石墨烯的材料），他們次用實(shí)驗(yàn)清楚的證實(shí)了范霍夫奇點(diǎn)。雙層石墨烯在150mV電壓范圍內(nèi)工作與硅晶體管在500mV電壓范圍內(nèi)工作相比較，雙層石墨烯晶體管的重要優(yōu)勢(shì)是可以首先有效的大幅提高計(jì)算能力。

    
      令人更加詫異的是，跑車的車身使用了石墨烯后，瞬間把“銅墻鐵壁”秒成了渣渣！
　　
　　石墨烯＋車身 材料強(qiáng)度是鋼的200倍
　　
　　近日，由利物浦的Briggs汽車公司制造的臺(tái)使用石墨烯作為車身材料的汽車——BACMono跑車于在曼徹斯特亮相!據(jù)悉，該跑車車身中使用了石墨烯材料，這種材料強(qiáng)度是鋼的200倍，目前已經(jīng)通過道路測(cè)試。Briggs汽車公司在其品牌產(chǎn)品BACMONO單座跑車的車身中使用了石墨烯材料，這種材料強(qiáng)度是鋼的200倍，被譽(yù)為未來有潛力的技術(shù)之一。
　　
　　詹姆斯•貝克，曼徹斯特國(guó)家石墨烯研究中心商務(wù)總監(jiān)詹姆斯•貝克表示：“石墨烯汽車是石墨烯材料如何用來提高現(xiàn)有產(chǎn)品性能一個(gè)很好的例子。這表明，在被發(fā)現(xiàn)十二年后，石墨烯終于有了一個(gè)“真正影響”的應(yīng)用。
 
　　不要懷疑，100 GHz、200倍這些還不是厲害的。當(dāng)石墨烯與塑料“邂逅”，塑料 防水性能提升了100萬倍！
　　
　　石墨烯＋塑料 防水性能提升了100萬倍
　　
　　從電子產(chǎn)品的塑封到食品保鮮膜，塑料包裝無處不在。雖然塑料包裝非常普及，但對(duì)于水汽的滲透性限制著它們的防水效果。電子元件和其他水敏感有機(jī)材料在塑料的水汽滲透性面前不堪一擊。大部分用塑料包裝的商品如工具、衣服和非電子類的東西都能抵御一定的水汽。但是電子設(shè)備，尤其是需要長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)存的那些，在水汽積累到一定程度的時(shí)候就會(huì)損壞。對(duì)水敏感的設(shè)備只允許環(huán)境中存在極少極少量的水汽。研究員 Praveen C.Ramamurthy 介紹，現(xiàn)有的包裝塑料都達(dá)不到這樣的要求。
　　
　　在嘗試了多種材料之后，研究人員發(fā)現(xiàn)了石墨烯。這種新型材料是由單一的碳原子層組成的，其中的碳原子以六角蜂窩晶格的的形式緊密結(jié)合在一起。研究團(tuán)隊(duì)利用*的工藝將單層石墨烯與塑料聚合物膜結(jié)合在了一起。他們所用的方法易于完成，能拓展到大規(guī)模生產(chǎn)上。加入了石墨烯的塑料防水性提升顯著。這種材料的外觀和觸感都與普通塑料無異，但防水的性能卻好了100萬倍。
　　
　　接下來利用有機(jī)光伏設(shè)備進(jìn)行的測(cè)試中，混合石墨烯塑料包裝延長(zhǎng)了設(shè)備的保存期。基于加速老化實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，研究人員認(rèn)為那些用混合石墨烯塑料包裹的產(chǎn)品有保存1年的潛力，對(duì)比常規(guī)塑料30分鐘不到的結(jié)果好了不少。
　　
　　筆者結(jié)語：
　　
　　目前，石墨烯年產(chǎn)能已達(dá)到百噸級(jí)，聯(lián)盟預(yù)計(jì)，未來5年到10年，石墨烯年產(chǎn)能將達(dá)到千噸級(jí)。到2020年，石墨烯產(chǎn)業(yè)化規(guī)模將取得突破。其中，新能源市場(chǎng)規(guī)模將突破534億元，復(fù)合材料市場(chǎng)規(guī)模將突破372億元，電子信息行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將突破267億元。

        即使中國(guó)石墨烯研發(fā)起步相對(duì)較晚，但從2010年后發(fā)展迅速，目前在主要研究領(lǐng)域均有涉獵，整體接近國(guó)外先進(jìn)水平，部分領(lǐng)域并掌握了自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。中國(guó)石墨烯產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)速度相當(dāng)迅速。在應(yīng)用方面，中國(guó)在粉體領(lǐng)域水平正在逐漸與國(guó)外接近。讓我們共同期待神奇的石墨烯走出實(shí)驗(yàn)室，給我們制造出更多的驚喜！

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