石墨烯的研究热潮也吸引了国内外材料植被研究的兴趣,石墨烯材料的制备方法已报道的有:机械剥离法、化学氧化法、晶体外延生长法、化学气相沉积法、有机合成法和碳纳米管剥离法等。1、微机械剥离法2004年,Geim等***用微机械剥离法,成功地从高定向热裂解石墨(highlyorientedpyrolyticgraphite)上剥离并观测到单层石墨烯。Geim研究组利用这一方法成功制备了准二维石墨烯并观测到其形貌,揭示了石墨烯二维晶体结构存在的原因。微机械剥离法可以制备出高质量石墨烯,但存在产率低和成本高的不足,不满足工业化和规模化生产要求,目前只能作为实验室小规模制备。2、化学气相沉积法化学气相沉积法(ChemicalVaporDeposition,CVD)***在规模化制备石墨烯的问题方面有了新的突破。CVD法是指反应物质在气态条件下发生化学反应,生成固态物质沉积在加热的固态基体表面,进而制得固体材料的工艺技术。麻省理工学院的Kong等、韩国成均馆大学的Hong等和普渡大学的Chen等在利用CVD法制备石墨烯。他们使用的是一种以镍为基片的管状简易沉积炉,通入含碳气体,如:碳氢化合物,它在高温下分解成碳原子沉积在镍的表面,形成石墨烯,通过轻微的化学刻蚀,使石墨烯薄膜和镍片分离得到石墨烯薄膜。 石墨烯可以弯曲,石墨烯的理论杨氏模量达1.0TPa,固有的拉伸强度为130GPa。无污染石墨烯项目
石墨烯电池真的如此厉害吗?我们也无法知道,作为一个新兴产物,或许大家都对它抱有很大期望,但是我们必须要清楚,石墨烯电池仍是处于实验室的产物,技术目前难以突破,是否能够量产依然未知。正道汽车目前有六款概念车,其中都是搭载了正道集团开发的增程电力驱动系统,简单来说就是使用动力源去发电驱动电机带动车辆,同时还可以充电使用。不同的是,正道汽车所搭载的动力系统不是采用普通的发动机,而是采用微型涡轮发电机来发电,电池更是采用了正道集团宣传的超级电池,都采用了石墨烯技术,不过车展上电池并没有展示出来。根据外媒消息,正道H600**快在明年,也就是2019年推出量产版本,或许那时我们可以一睹所谓石墨烯电池真的是否如此厉害。湖南石墨烯复合材料可应用于电机、变压器、电力电缆、电气柜、新能源汽车、风力发电、电触头材料等领域。
石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为1.42×10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似),因而具有优良的导电和光学性能。石墨烯具有非常良好的光学特性,在较宽波长范围内吸收率约为2.3%,看上去几乎是透明的。在几层石墨烯厚度范围内,厚度每增加一层,吸收率增加2.3%。大面积的石墨烯薄膜同样具有优异的光学特性,且其光学特性随石墨烯厚度的改变而发生变化。这是单层石墨烯所具有的不寻常低能电子结构。室温下对双栅极双层石墨烯场效应晶体管施加电压,石墨烯的带隙可在0~0.25eV间调整。施加磁场,石墨烯纳米带的光学响应可调谐至太赫兹范围。
石墨烯由sp2杂化碳原子连接而成,是二维蜂窝状结构晶体,电子可以自由移动,电子传输性能良好。石墨烯在锂电池中的应用主要涉及电池正极材料、负极材料以及导电剂三个方面。在石墨烯作为电池正极材料时,利用表面含氧官能团等优势提高锂离子电池的倍率性能,且具有良好的循环稳定性;作为电池负极材料时,独特纳米片层结构可以构建有效“点—面”导电网络,提供存储空间,提高比容量并进一步实现快速充电放电;作为导电剂使用,以石墨烯为添加剂加入到传统导电剂中,可以显著提高锂电池中锂离子的嵌锂速度,提升导电剂的导电、放电性能,改善循环。石墨烯由sp2杂化碳原子连接而成,是二维蜂窝状结构晶体,电子可以自由移动,电子传输性能良好。石墨烯在锂电池中的应用主要涉及电池正极材料、负极材料以及导电剂三个方面。在石墨烯作为电池正极材料时,利用表面含氧官能团等优势提高锂离子电池的倍率性能,且具有良好的循环稳定性;作为电池负极材料时,独特纳米片层结构可以构建有效“点—面”导电网络,提供存储空间,提高比容量并进一步实现快速充电放电;作为导电剂使用,以石墨烯为添加剂加入到传统导电剂中,可以显著提高锂电池中锂离子的嵌锂速度。 石墨烯的厚度可达头发丝的20万分之一,强度是钢的200倍。
目前第六元素全资子公司常州第六元素半导体有限公司已与客户成功开发石墨烯超级铜复合材料(“超级铜”),“超级铜”利用CVD沉积技术制备而成,石墨烯超级铜导电率高于银10%,如成功应用于电机,若按10%替换,则每年节约用电,相当于葛洲坝电站近2个月的发电量,节约电费约20亿元。近日,中国中车高电导率铜基复合材料“超级铜”登上央视《焦点访谈》节目。据中国中车介绍,“超级铜”由中车研究院与上海交通大学张荻团队联合研发,是一种高电导率铜基复合材料。“超级铜”利用石墨烯较好的导电性和力学性能与铜材料片堆叠制成,实现了石墨烯和铜的优势互补。经过实验验证,超级铜的导电性能超过银10%,如果全国10%的电机用上这种“超级铜”材料,那么一年可以节省出180多亿度电。180亿度电相当于节省出一个葛洲坝电站(2022年葛洲坝电站完成发电量)。目前,“超级铜”已完成中试验证,验证了超级铜的量产可行性,并实现了小批量生产,接下来将加快批量化制造进程。 氧化石墨烯(grapheneoxide,GO):一种通过氧化石墨得到的层状材料。湖南石墨烯复合材料
石墨烯地暖的安装也非常简便,可以根据房间的大小和布局进行灵活的安装。无污染石墨烯项目
第六元素研发的“石墨烯重防腐涂料”,率先在国内实现了产业化应用,于2015年通过工信部组织的“科技成果鉴定”,达到“世界先进水平”。该技术目前已在国信、华润、龙源等海上风电塔筒,“京广线”陇海铁路桥梁,以及航天科工二院、中船“724所”等科研院所进行了试验性涂装。产品主要应用客户有重庆三峡、中海油、江南造船等。常州第六元素材料科技股份有限公司、中国电子科技集团公司第十四研究所、中海油常州涂料化工研究院有限公司、江苏道蓬科技有限公司联合完成的“基于薄层石墨烯的重防腐涂料体系产业化关键技术与工程应用”项目获得2022年度江苏省科学技术三等奖。在第23个世界知识产权日到来之际,常州第六元素材料科技股份有限公司发明专利《ZL高固含量的石墨烯复合干粉及制备方法、环氧富锌涂料及制备方法》被授予第六届常州市**金奖。 无污染石墨烯项目