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前景看好 石墨烯在部分领域中的领先应用展示


发布时间:2018-10-08 来源:电子发烧友网 

  由于石墨烯的发现,研究人员在2010年获得诺贝尔物理学奖。我们何时能看到世界上最新颖的材料所生产的产品呢?下面的一些应用可以让我们看到未来石墨烯应用的广泛前景。


  1、石墨烯超级电容器打印初试告捷,可穿戴时代不再遥远?


  近几年,石墨烯一直是研究热门,一项来自曼彻斯特大学的研究证明,只要通过简单的丝网印刷技术就可直接将柔性电池类设备印刷到纺织品上。


  目前可穿戴技术最大的难题是:如何在不配备众多电池组的情况下给设备供电?曼彻斯特大学的研究团队认为,比较恰当的解决办法是用超级电容器代替电池组。他们将可导电的氧化石墨烯油墨印刷到棉织物上,成功制得固态的柔性超级电容器。


石墨烯的多种应用前景.jpg


  为了进一步实现电子设备的可穿戴化,下一步该做的是发展一种简单可工业量产化的印刷技术来生产这种超级电容器,这将对下一代多功能可穿戴电子产品的实现至关重要。


  2、石墨烯太阳能电池将“随处可见”


  近日,研究人员研发出一种利用石墨烯制造太阳能电池的新技术,这种太阳能电池可以安装在玻璃、塑料、纸张和胶带等的表面上。


  该太阳能电池将低成本的有机(含碳)材料与石墨烯电极进行了结合。由有机化合物制成的光伏太阳能电池拥有比现在普遍使用的无机硅太阳能电池更多的优点,例如便宜、易于制造,并且具有柔软、轻量级的特点,摆脱了重量大、材质硬和脆性易折的缺点,因此将更容易运输。


石墨烯太阳能电池或将广泛应用.jpg


  研究人员未来的目标就是在不牺牲透明度的前提下提高石墨烯有机太阳能电池 的效率,但这还有很长的路要走。他们现在也正在考虑如何将太阳能电池扩大到覆盖整个窗户和墙壁所需的大面积,这样一来它们可以更有效地发电,同时还能够对人眼保持几乎不可见。


  3、利用石墨烯可造出可见光以外的高端相机


  在过去的40年中,微电子技术突飞猛进,这主要得益于硅和CMOS(互补金属氧化物半导体)技术,正是基于此,才有可能制造出计算机、智能手机、小巧且低成本数码相机以及我们今天所依赖的大多数电子产品。然而,由于难以将除硅以外的半导体与CMOS结合起来,使得这个平台除微电路和可见光摄像机以外变得更加复杂多样。


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  现如今这个障碍已经克服了。 ICFO研究人员首次展示了CMOS集成电路与石墨烯的单片集成,由此产生了一种高分辨率图像传感器,它主要是基于石墨烯和量子点(QD)的数十万光电探测器而成。总的来说,这种石墨烯与CMOS的单片式集成的演示能够使光电子应用更加广泛,例如低功率的光学数据通信和紧凑、超灵敏的传感系统。


  4、研究人员解决了石墨烯的易燃性问题,从而开启大规模生产的大门


  石墨烯在生物医学、电子、能源和环境等领域的应用前景十分可观,在许多小型应用领域也取得了成功。但是,因为石墨烯氧化物是一种从石墨中制造石墨烯的中间产物,该产物已被证明具有火灾隐患。


QQ截图20181008111722.png


  Tian实验室研究人员使用三次或三次以上正电荷的金属离子将石墨烯氧化物剥离成透明膜。这种新形式的碳聚合物材料除了不易燃外,还具有柔韧性、无毒性和强机械性。一个潜在的应用是使用这种不易燃技术开发的石墨烯,来创建一种能够降低加热和冷却成本的节能窗户涂层。


  Tian说:“这会有更多的应用程序,我们预计未来的汽车和飞机窗户将比目前更加智能化,还会有夜视应用。


  5、工程奇迹--石墨烯作为电极材料用于电子设备


  石墨烯在电子工业中具有极大的发展前景,特别是作为有机发光二极管(OLED)、太阳能电池和可穿戴电子产品的透明导电的电极材料。


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  现在,作透明导电电极,ITO是最常用的材料。下一步的工作重点是提高转移的石墨烯层的电导率,从而提高OLED的功率效率。我们规划了两个可能的路线:一、我们可以堆叠多个石墨烯层。二、我们可以化学掺杂石墨烯,也就是说我们可以引入影响电性能的杂质。这样可以使石墨烯与ITO更具竞争力。将来,我们希望石墨烯可以成为柔性电子电极的标准材料,例如:用于制造可弯曲的屏幕。


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