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石墨烯研究的未来和发展局势大人之诚

石墨烯研究的未来和发展局势

自印刷机问世以来,硅半导体使计算机的发展和信息技术的最大飞跃。这些材料塑造了社会的发展,并帮助决定了哪些国家主导了国际关系。今天,一种新材料有可能改变未来。石墨烯被称为“超级材料”,它让全世界的研究人员都在努力更好地理解它。这种材料的大量的超级特征使它看起来几乎是不可思议的,但它可能对物理和工程的未来产生非常真实和激烈的影响。石墨烯是什么?最简单的描述石墨烯的方法是,它是一层薄薄的石墨——用在铅笔芯上的柔软的片状材料。石墨是碳元素的一种异形体,这意味着它拥有相同的原子,但它们以不同的方式排列,赋予材料不同的性质。例如,金刚石和石墨都是碳的形式,但它们有着截然不同的性质。金刚石是非常坚硬的,而石墨是易碎的。石墨烯的原子排列成六角形排列。有趣的是,当石墨烯从石墨中分离出来时,它具有一些神奇的特性。它仅仅是一个原子的厚度,是第一个被发现的二维材料。尽管如此,石墨烯还是已知宇宙中最强的物质之一。它的抗拉强度为130 GPa (gigapascals),比钢强100倍。尽管石墨烯如此之薄,但它的惊人力量已经足以让它令人惊叹,然而,它独特的特性并没有就此结束。它还具有柔性、透明、高导电性,而且对大多数气体和液体来说似乎是不透水的。似乎没有哪个领域是石墨烯不占优势的。潜在的应用如果石墨烯仅仅具有众多的超级特性之一,那么它将成为对潜在用途进行深入研究的主题。从许多方面来说,石墨烯都是如此引人注目,它激发了科学家们思考各种各样的材料用途,在各种领域,如消费科技和环境科学。石墨烯除了具有强大的电气性能外,还具有高度的柔韧性和透明度。这使得它非常适合在便携式电子设备中使用。使用石墨烯,智能手机和平板电脑可以变得更加耐用,甚至可以像纸一样折叠起来。可穿戴电子设备最近越来越受欢迎。使用石墨烯,这些设备可以变得更有用,设计成适合四肢和弯曲来适应运动。石墨烯的灵活性和微观宽度提供了超越单纯消费设备的机会。它在生物医学研究中也很有用。小机器和传感器可以用石墨烯制成,能够在人体中轻易地、无害地移动,分析组织,甚至将药物输送到特定的区域。碳已经是人体的重要组成部分;一个小的石墨烯可能不会造成伤害。石墨烯具有很高的导电性和透明性。因此,它在太阳能电池中具有巨大的潜力。通常情况下,太阳能电池使用硅,当光子撞击材料时,硅会产生电荷,从而破坏自由电子。硅只释放每个光子的一个电子。研究表明,石墨烯可以为每一个撞击它的光子释放多个电子。因此,石墨烯可以更好地转换太阳能,与目前硅电池所能达到的大约25%的效率相比,它的效率达到了60%。不幸的是,这都是理论上的。目前的石墨烯电池还没有达到与硅电池同等的水平。值得庆幸的是,石墨烯太阳能电池的研究正在进行中,而且这种电池的效率正在提高。不久,更便宜、更强大的石墨烯电池将会产生大量的可再生能源。石墨烯研究的未来鉴于石墨烯似乎无穷无尽的优点,人们希望它能随处可见。那么,为什么石墨烯没有被广泛采用呢?和大多数事情一样,这取决于钱。石墨烯的生产成本仍然极高,限制了它在任何需要大规模生产的产品中的使用。此外,当大量的石墨烯产生时,材料中出现微小裂隙和其他缺陷的风险也会增加。无论科学发现多么令人难以置信,经济学总是会决定成功。抛开生产问题不谈,石墨烯研究绝不是放慢脚步。世界各地的研究实验室——包括最初发现石墨烯的曼彻斯特大学——正在不断地申请专利,以创造和使用石墨烯的新方法。欧盟(eu) 2013年批准为一项旗舰项目提供资金,该项目将为石墨烯用于电子产品的研究提供资金。或许更重要的是,亚洲的许多大型科技公司正在研究石墨烯,包括移动巨头三星。随着欧盟试图在亚洲经济爆炸式增长的面前站稳脚跟,石墨烯可能成为未来几年国际政治的一个重要战场。再一次,帝国的崛起和衰落是基于对资源的控制。

编舟记

“中国芯”又获突破!中科院石墨烯研究打破封锁,美国:太快了!

自从我国通讯行业受到了美国的芯片限制开始,国家就投入了大量资源,发展半导体行业,摆在我们面前的有两条路,一条是攻克光刻机技术,摆脱西方的封锁,自主生产芯片,第二条就是绕开光刻机这座大山,研发代替硅基芯片的新型芯片。而我国则采用的是双管齐下的方法,制造光刻机和研发新型芯片同时进行,功夫不负有心人,随着中科院的一项技术突破,我国新型芯片的研究有了新进展,想必不少朋友都知道石墨烯,它被称为材料之王,是世界上最强的一种晶体,也是手机生产过程中,必不可少的一份子,有专家的研究实验得出结论,如果将石墨烯用在芯片制造上,就能将芯片的作用提升1000倍,因此不少国家都在大力对其进行研制,而我国的中科院则快人一步,成功攻克了石墨烯只被难题,并且建立世界首条全自动量产石墨烯生产线,有望在将来生产出高速晶体管,能对我国芯片生产带来很大帮助,并且大大提高芯片的效率,不少网友表示,中国芯突破封锁的时候到了。对此你有什么想说的呢?欢迎在下方评论区留言

绿茵下

石墨烯研究新突破!这种新方法可大幅提高石墨烯光吸收率达90%

导语:我们都知道,石墨烯是一种由碳原子构成的单层片状结构的“奇迹材料”,甚至有超越硅的地位的可能。但是遗憾的是,它并不擅长吸收光。科学家们一直在寻找能够更好地提高石墨烯光吸收率的方法。现在,来自美国佛罗里达中部大学(UCF)的研究团队发现了一种能提高石墨烯光吸收效率的新方法,并可以使其得到更好地利用。通常情况下,石墨烯只能吸收不到2%的光。在试图提高石墨烯光吸收效率时,研究人员曾将金属颗粒嵌入石墨烯片上,但这只是使得金属本身吸收了更多的光而并没有改变石墨烯的光吸收效率。要实现实质性的改变,必须从石墨烯的结构上下功夫。 在新的研究中,他们做到了这一点,来自佛罗里达中部大学(UCF)的团队决定改变石墨烯的形状,而不是材料的组成,以此希望获得更加显著地效果。为此,研究人员首先将其放置在聚合物基底上,然后将纳米级图案印在石墨烯上,这就在材料中形成了一个光学微腔,当光照射到材料上时,光波会在石墨烯表面来回反射,这使得石墨烯材料比平通常情况下吸收了更多的光线。图|实验团队研究人员表示,他们的设计能够使得单层石墨烯吸收超过45%的光,而且经过进一步的优化,他们认为这个数字可能达到近90%。这将极大地改善现有石墨烯的性能,并使其在更多的领域发挥巨大的作用。图|光吸收率可达到45%同时,该技术的应用也是可以随时调整的,可以使石墨烯根据不同的需要吸收不同波长的光。这也意味着它可能在光电子器件中得到更多的应用,如夜视系统,红外相机,气体和化学传感器,触摸屏和葡萄糖测试设备。石墨烯研究的不断突破似乎一直在向人们展示着其无与伦比的应用潜力,从实验室到现实世界,我们将在未来的数十年内继续见证石墨烯的新突破,相信它的大规模应用会让我们的生活更加美好,就像曾经硅改变世界一样,石墨烯也会深刻地改变我们的未来。作者 | Michael Irving编辑 | 杨子彤审校 | SoybeanTechPower科技力热爱因科技而发生

不忠者

中国石墨烯取得重大突破,美国又眼红了,时间被缩短1000倍!

中国这些年来在科技上取得的成绩是巨大的,也有了很多突破性的进展,中国人这些年来不断探索科学,从一穷二白的年代到如今的繁荣,这个奋斗的过程是非常艰辛的,因为曾经的中国也经历了很多挫折,受到了很多国家的白眼,如今中国人用实力说话让很多西方国家都刮目相看,也有很多国家感到眼红。如今中国早已跻身为世界强国行列,科学技术在世界上已遥遥领先,但是中国依然没有停下探索的脚步。中国在科研事业上有了一个又一个的好消息,中国科学院传来了好消息,中国石墨烯材料的发展获得了非常大的进展,它将电磁延迟时间缩短到1000倍,还可以直接应用于电子元器件中,大大提高了工作速度。石墨烯是一种由碳原子以sp杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。它对物理学基础研究有着特殊意义,它使得一些此前只能在理论上进行论证的量子效应可以通过实验经行验证。石墨烯对于我国的意义非常重大,2018年中国首条全自动量产石墨烯有机太阳能光电子器件生产线在山东菏泽启动,该项目主要生产可在弱光下发电的石墨烯有机太阳能电池,破解了应用局限、对角度敏感、不易造型这三大太阳能发电难题。石墨烯的应用领域是非常广泛的,对太赫兹武器的发展产生巨大影响,可以用于太赫兹雷达,而太赫兹雷达可以找到隐形战机,即使隐身效果再好的战机在太赫兹雷达面前依然会暴露,这也意味着我国在军事发展上有了重要突破,对我国军事发展具有重要意义。但是美国在这方面还没有什么突破性的进展,因此美国对于我国的这项突破性研究也十分眼红。石墨烯还可以应用于电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面,应用价值很高,在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。中国在这方面的研究让很多国家都对我国另眼相看。我国在科技上的进步大家都是有目共睹的,我们牢记落后就要挨打的道理,只有不断前进,才会让自己更加强大,不受到欺负。那么大家对于这件事情还有什么想要说的呢?欢迎大家在评论区里留言哦。

穿越侠

中国速度再次实现突破,我国石墨烯技术取得重大进展,有何用处?

二十一世纪,世界进入了信息化时代,任何电子产品都离不开导体。随着社会发展,对导体的要求越来越高。石墨烯作为一种性能优良的材料,不仅成本要比其他导体低,而且传输速度非常快。各国都展开了对石墨烯的研究,但是只有我国成功研发出了硅-石墨烯-锗晶管。作为科技大国,美国都没能成功,我国是怎么做到的呢?这种材料到底有什么大用处呢?一些科技机构表示,这种材料可以把晶体管的延迟速度缩短到一千倍,这对我国高新技术产业具有非常重大的意义。尤其是军事方面,可以改进许多武器的使用效率。大家都知道,歼20作为我国五代机的集大成者,代表了我国战斗机的最高水平。但是仍然与美国F-22存在很大的差距,除了发动机之外,隐身能力也稍为逊色。但是如果将硅-石墨烯-锗晶管技术运用到歼20,研发出太赫兹雷达,不仅会弥补发动机不足的缺陷,还会提高侦查能力。要知道,现代空战要想提高战机寿命,就必须把隐身能力发挥到极致。我国对隐身机的防御能力还比较弱,但是只要研制出太赫兹雷达,不论多么优秀的隐身技术,在这款雷达下将无处遁形。遗憾的是,我国暂时研发出了这种材料,还未真正运用到具体科技中去。不过我国已经掌握了这种材料的制作方法,投入太赫兹雷达的研发只不过是时间问题。届时将整体提高我国的科技水平,歼20也会迎来一次大换血,极致的隐身和侦查能力,将大大提高我国空军的竞争力。虽然我过现阶段只是研发出了这种导体材料,并没有投入使用。但是美俄两国花大精力都没有成功,不得不承认我国科研人员的智慧。我相信,在不久的将来,硅-石墨烯-锗晶管技术一定会对我国科技发展做出重大贡献。

奚自

95后天才少年一天两登Nature,石墨烯研究新突破

“少年智则国智,少年强则国强,少年进步则国进步。”——梁启超《少年中国说》最近又出了一个让我们中国人引以为傲的事情,我国“天才少年”中科大10级少年班校友、美国麻省理工学院“95后”博士生曹原分别以第一作者兼共同通讯作者、共同第一作者的身份在最新一期Nature连发两篇论文。上次这位“天才少年”曹原出名还是因为他在2018年3月6日在Nature上以第一作者发表的论文中阐述了让石墨烯实现超导的方法。因此,曹原也被誉为“石墨烯的驾驭者”。他的论文刊登后立即在整个物理学界引起巨大反响,一些报道称其“一举解决了困扰世界107年的难题”。2018年,曹原登上了2018年Nature年度人物榜,并被一些报道称为“中国潜在的最年轻的诺贝尔奖获得者”。石墨烯源自于石墨。石墨是由多层碳原子层组成,每层中的碳原子以蜂窝状的多个六边形排列在一起,每层之间的距离大约0.335纳米。石墨烯则是把石墨的多层结构剥离成一层一层的结构后得到的材料。也是因为它特殊结构,石墨烯具有优异的力学、电学、磁学和热学性能,而曹原发现的就是曾困扰物理学界很多年的让石墨烯实现超导的方法。曹原的研究是把两层石墨烯堆叠在一起,然后通过旋转两层产生不同的角度来研究其导电能力。当他把角度旋转到1.1度,并且把温度降低至1.7开尔文(即比绝对零度高了1.7度,-271.45摄氏度),这种双层石墨烯材料表现出了超导现象,成为零电阻、完全抗磁性的超导体。曹原制备出的石墨烯超导体属于低温超导体,其超导临界温度远低于冰点0 ℃,所以这种材料并非室温超导体。此次再次引爆科学界的是在伦敦时间5月6日,曹原与其博导Pablo Jarillo-Herrero背靠背在Nature上连发的两篇介绍魔角石墨烯研究的新突破的论文。在第一篇Nature论文中,曹原等人致力于通过对扭转角的控制,将魔角特性推广到其他二维研究体系,以调谐和控制电子—电子相互作用的强度,实现相似的物理行为。研究结果将为探索多平带双扭超晶格中扭角和电场控制的相关物质相提供理论依据。曹原为这篇论文的第一作者,并与导师共同为文章通讯作者。通讯作者通常由教授等课题组长担任。而曹原成为通讯作者,则说明他是论文的主要创意贡献者之一。在第二篇发表在Nature的论文中,曹原与其他两位作者并列文章第一作者。在这项研究中,曹原等人致力于研究扭曲角的分布信息。他们以六方氮化硼(hBN)封装的MATBG为研究对象,通过使用纳米级针尖扫描超导量子干涉装置(SQUID-on-tip)获得处于量子霍尔态的朗道能级的断层图像,并绘制了局部θ变化图。这项研究为相关物理现象的实现和应用提供了指导。之所以在2018年很多媒体将曹原的发现称作为“一举解决了困扰世界107年的难题”,是因为“超导体”最早发现于1911年,超导体能将电子损失降到0的传输材质,其有助于大幅降低电力传输过程中的巨大能源损耗。但令人遗憾的是,要想实现这种传输条件,环境必须在绝对零度(零下273摄氏度)之下。此后,无数科学家前赴后继,希望研制出能在常温条件下实现“超导体”性能的材料,但均以失败告终。曹原的贡献在于发现了让石墨烯实现超导的方法。具体而言,就是发现了当两层平行石墨烯堆成约1.1°的微妙角度(魔角)时,就会产生以0电阻传输电子的神奇超导效应。除了节能,石墨烯,尤其是氧化石墨烯的吸附能力强,无论是对氟离子、铅离子,还是铜离子、镉离子等都具有很强的吸附和去除能力。目前我国不少企业也在研究石墨烯新材料在黑臭水体治理、海水淡化等领域的作用,且在实际的技术研究中取得了不少成果。目前已有研究团队着手利用石墨烯对电子垃圾进行筛选和处理。由于电子垃圾本身就具有高附加值,石墨烯材料应用于金属离子吸附和回收效率颇高。也因为石墨烯的这一特质,目前也有不少企业开始研究其对于土壤重金属污染治理中的应用。全国诚招“环保调研员”,主要从事环保法制宣传、环保课题调研活动、环保项目政策反馈等,有意者可直接在官网下载相关资料。地址:北京市西城区西四砖塔胡同56号西配楼205室,邮编:100810。图片来源于网络,如有侵权,请联系删除。

谷风

石墨烯研究新进展:驯服“野蛮”的电子!

导读最近,美国罗格斯大学新伯朗士威校区的科学家们已经研究出如何驯服石墨烯中那些“野蛮”的电子。这项研究为在新型系统中以低能量损耗超高速传输电子铺平了道路。关键字石墨烯、电子、晶体管背景石墨烯,是一种性能卓越的特殊二维材料。2004年,科学家从石墨中成功剥离出石墨烯。此后,石墨烯由于其独特的性能,一直都是科学界和工业界关注的热点。石墨烯具有单层碳原子组成的蜂窝状结构,其厚度仅有人类发丝直径的百万分之一,但强度却胜过钢铁百倍,而其导电性能比铜更好,所以非常适用于电子器件。虽然石墨烯是一种优良的导体,但是其中的电子运动得有些“野蛮”,当电子通过石墨烯时,仍然保持直线和高速,无法受到阻止和控制。这一问题阻碍了它进一步应用于半导体电子元器件。罗格斯大学艺术与科学学院物理和天文学系教授、论文的高级作者 Eva Y.Andrei 说:“如果遇到障碍,它们无法折回,必须强行通过。人们一直在想办法控制和驯服这些电子。”创新科学家们一直在努力尝试解决这一问题。美国罗格斯大学新伯朗士威校区(Rutgers University-New Brunswick )的科学家们已经研究出如何驯服石墨烯中那些“野蛮”的电子,为在新型系统中以低能量损耗超高速传输电子铺平了道路。(图片来源:Yuhang Jiang / 罗格斯大学新伯朗士威校区)技术据 Andrei 称,她的团队希望通过具有极度敏锐的探头(如同一个原子般大小)的高科技显微镜发送电压,驯服这些“野蛮”的电子。他们通过扫描隧道显微镜发送电压,创造出一个类似光学系统的东西,而扫描隧道显微镜可提供原子级的表面3D视图。这些显微镜敏锐的探头创造出一个力场,囚禁住石墨烯中的电子,或者改变它们的轨迹,这有点类似于镜头对于光线的改变。电子被轻易地囚禁和释放,从而提供一种开关机制。她说:“你无需在石墨烯中打洞,就可以囚禁电子。如果你改变电压,你可以释放电子。所以你可以随意地抓住和释放它们。”价值Eva Y. Andrei 表示:“该研究显示我们能够以电气方式控制石墨烯中的电子。我们以前无法做到这点。这就是为什么人们认为无法制造出类似晶体管的设备(这样的设备需要石墨烯中的开关),原因是其中的电子会失去控制。”Andrei 称,现在用石墨烯制造出纳米级晶体管将不再是不可能的。迄今为止,石墨烯电子元件包括了超高速的放大器、超级电容、超低电阻率电线。石墨烯晶体管的加入,将成为朝着全石墨烯电子平台迈出的重要一步。基于石墨烯的其他应用包括超灵敏的化学和生物传感器、用于脱盐和净化水的过滤器。石墨烯也被开发出为扁平的柔性屏幕以及可绘画可印刷的电子电路。(图片来源:Tatiana Shepeleva/Shutterstock)未来Andrei 称,下一步的进展将会是在石墨烯顶层放置极细的导线(纳米线),通过不同的电压控制电子。参考资料【1】https://news.rutgers.e/taming-%E2%80%98wild%E2%80%99-electrons-graphene/20171022#.WedsEltSy70【2】http://dx.doi.org/10.1038/nnano.2017.181

恶人湖

纳米科学:石墨烯取得了突破性进展!

纳米科学:石墨烯取得了突破性进展!2015年的石墨烯周充满了出色的研究成果,但在这次Graphene旗舰会议上,一次演讲引起了不小的轰动。总部位于斯图加特的工程公司博世的罗伯特·罗尔弗(Robert Roelver)周四报道称,公司研究人员与马克斯 - 普朗克固态研究所的科学家一起创造了一种基于石墨烯的磁传感器,其灵敏度比同等产品高100倍。基于硅的器件。博世长期以来一直参与传感器技术,尤其是汽车行业。2008年,该公司将压力,加速度和陀螺仪运动传感器扩展到地磁,温度,湿度,空气质量和声压设备,包括用于移动电话等消费电子设备。Roelver指出,博世是全球第一大微电子机械传感器供应商,销售额为10亿欧元。对石墨烯是否能够实现新应用和改善传感器性能感兴趣,博世一直在研究在其压力,磁力,湿度,气体和声压设备中使用二维材料。第一步是研究制造方法,石墨烯器件制造的自上而下的方法,如机械和化学剥离,不能在商业规模上发挥作用,因此博世的重点是自下而上的技术,如碳化硅的热分解和化学气相沉积到金属表面。后者当然适合大规模生产,前者可能如此,Roelver提醒说,基于石墨烯的传感器应用需要5到10年才能与现有技术竞争。这是由于目前缺乏大规模基于晶片和无转移的合成技术,博世和马克斯 - 普朗克的研究人员考虑了各种基板,在磁传感器的情况下,他们使用六角形氮化硼。这是出于成本和技术性能的原因。博世的磁传感器基于霍尔效应,其中磁场在移动的电荷载流子上产生洛伦兹力,导致偏转和可测量的霍尔电压。传感器性能由两个参数定义:(1)灵敏度,其取决于载流子的数量,以及(2)功耗,其与载流子迁移率成反比地变化。高载流子迁移率使得石墨烯在这些应用中非常有用,博世领导的团队所取得的成果证实了这一点。比较和对比材料,Roelver在他的Graphene Week演示中表明,最坏情况的石墨烯场景大致与硅参考相匹配。在最好的情况下,结果是对硅的巨大改进,对于给定的霍尔灵敏度,源电流和功率要求要低得多。简而言之,石墨烯提供了具有低功率和占位面积要求的高性能磁传感器,就硬数而言,Roelver所展示的显着成果集中在硅基霍尔传感器与Bosch-MPI石墨烯器件的灵敏度之间的直接比较。硅传感器的灵敏度为每安培特斯拉70伏特,而氮化硼和石墨烯器件的灵敏度为7,000。这是令人惊讶的两个数量级改进,因此在石墨烯周会议厅的反应。在总结了这一令人惊叹的研究成果之后,Roelver高调地总结道,强调博世非常重视石墨烯作为未来的商业技术,我们很高兴看到Graphene Week被选为揭露这样一个重要技术里程碑的论坛,”Graphene旗舰执行委员会主席Andrea Ferrari说。“博世呼吁将石墨烯大面积整合到工业流程中,这完全符合并验证了旗舰公司计划在这个关键领域进行大规模生产设备的投资。

东方剑

了不起!中科院研发石墨烯芯片即将问世,超越国际技术一大捷径

各个方面的发展都是为了能够让大家有着更好的一些体验,在我国的发展过程当中是有着很多的进步的,但是由于本身的发展时间比较晚,所以在一些技术领域是需要有更多的突破的,在芯片发展方面我国一直以来都有缺陷,想要在这方面有更好的一些成效,是需要更多的技术突破。在早期的发展过程当中,我们选择了和比较有能力的国家合作的模式。这样的方式能够给我们的芯片事业带来一些比较快的进展,但是今年美国的禁令颁布,就让这样的合作戛然而止,同时也让中国人意识到了,在这方面其实我们更应该依靠自身的一些努力,不然很容易会被淘汰。我国想要自己发展国产芯片也不是不可能,但是遇到的阻碍还是比较大的。西方国家在这方面的发展已经经历了很长的时间,现在才能够有这样的成效,所以说在传统道路上我们想要反超是不太可能的。那么新的一条路呢?索幸我国的专家就研制出了一条新的路,中科院专家团队成功研制出了石墨烯芯片,并且即将问世。这样的芯片有很多人直接将它称为碳基芯片,而它最大里的一个特点就是它的制造过程当中不需要光刻工艺。这也就意味着不需要光刻机,我们就能进行生产,这对我国的芯片发展事业来说是非常有利的,毕竟我们在芯片研究领域最难以突破的就是光刻机的研制,如果之后完全使用这样的碳基芯片的话,就意味着我们不必在这上面走弯路,可以直接实现量产。能够有这样的发展,不但能够使中芯国际加快突破7纳米的芯片,同时也能够让14纳米的芯片有更高的一些生产效率,来满足华为的一些需求。华为在这次美国禁令的颁布过程当中,是受打击最大的一个企业,而如果我们不需要光刻机研制的话,也能够直接补上华为的空缺,在发展上能够把握时机,有一些更好的成效,这一技术超越了国际传统的芯片研制技术,也是我国芯片事业发展的一大捷径。好了,今天就为大家介绍到这里,我们下一期再见!打破西方垄断,中国芯片传来喜讯,国产芯片获国际安全认可中国投资612亿,修建全长433公里高铁,预计2023年建成意义重大!德国计划在2021年,建成该国首台量子计算机!

疏瀹而心

盘点2019年十大石墨烯应用

对于石墨烯行业而言,2019年又是丰收的一年,随着越来越多的采用石墨烯和逐渐的商业化-在许多应用和材料类型中,其持续增长。以下对2019年石墨烯应用排名前10位进行简介(排名不分先后):一、感测器石墨烯传感器,因为石墨烯的大体积比,独特的光学特性,出色的导电性,高载流子迁移率和密度,高导热率以及许多其他属性可以极大地有益于传感器功能。石墨烯的大表面积能够增强所需生物分子的表面负载,并且优异的电导率和小的带隙对于在生物分子与电极表面之间传导电子是有利的。研究基于石墨烯的纳米电子设备,用于DNA传感器(用于检测核碱基和核苷酸),气体传感器(用于检测不同气体),PH传感器,环境污染传感器,应变和压力传感器等。1.1 陕西科技大学:一种可检测纸上碳黑和还原的氧化石墨烯分层复合材料的应变,湿度,温度和压力的灵活多模式传感器,应用于人工智能等1.2 Carbon:石墨烯复合材料用于纸基应变和声压传感器的碳化钼1.3 中科院上海微系统所在石墨烯基可穿戴纤维传感器方面取得重要进展1.4 华南理工大学:具有音色识别能力的超灵敏,高伸缩性多功能垂直石墨烯应变传感器二、医学2.1、氧化石墨烯在人体健康领域的新突破!用于湿度传感器以实时监测呼吸2.2 Nature:可穿戴式石墨烯传感器使用环境光监测健康状况2.3 Science Advances:石墨烯新应用!柔性和透明可穿戴监测身体健康和紫外线的神器了解下?(柔性石墨烯光电探测器)三、复合材料 石墨烯具有无数前所未有的属性,其中任何数量的属性都可能用于制造非凡的复合材料。石墨烯的存在可以增强散装材料的电导率和强度,并有助于创建具有卓越品质的复合材料。石墨烯也可以添加到金属,聚合物和陶瓷中,以形成导电,耐热和耐压的复合材料。石墨烯复合材料具有许多潜在的应用,正在进行大量研究以创建独特和创新的材料。应用似乎是无止境的,因为一种石墨烯聚合物被证明是轻便,柔软且具有出色的导电性,而另一种二氧化碳-石墨烯复合物被发现具有令人感兴趣的光催化效率,并且有可能将材料耦合到某天,使各种复合材料。石墨烯复合材料的潜力包括医疗植入物,用于航空航天和可再生能源的工程材料等等。3.1 贵州大学POLYM COMPOSITE:天然橡胶/石墨烯纳米片纳米复合材料的增强的机械性能,导热性和导电性3.2 贵州大学POLYM COMPOSITE:天然橡胶/石墨烯纳米片纳米复合材料的增强的机械性能,导热性和导电性3.3 石墨烯复合材料在飞机和汽车应用进展3.4 Carbon:石墨烯复合材料用于纸基应变和声压传感器的碳化钼3.5 浙大高超课题组:在人造石墨烯/聚合物复合材料中实现高效电磁干扰屏蔽四、电池在电池领域,当用石墨烯增强时,传统的电池电极材料(以及预期的)将得到显着改善。石墨烯电池可以轻巧,耐用并且适合用于大容量能量存储,并且可以缩短充电时间。它将延长电池的寿命,这与涂覆在材料上或添加到电极上以达到导电性的碳量负相关,而石墨烯无需增加常规电池中的碳量即可增加导电性。除了彻底改变电池市场之外,石墨烯电池和石墨烯超级电容器的结合使用还可以产生令人惊讶的效果,例如改善电动汽车续驶里程和效率的著名概念。尽管石墨烯电池尚未实现广泛的商业化,但全世界都有电池突破的报道。4.1 东北大学Adv. Funct. Mater:3D边缘卷曲石墨烯的镍催化合成用于高性能锂离子电池4.2 中科院大连化物所Carbon:在3D碳纳米片框架中石墨烯封装的氮化铁,用于高速率锂离子电池4.3 中北与北航在《ENERGY TECHNOL》:真空干燥的3D多孔石墨烯框架可实现高级电池的高质量加载和快速电荷转移4.4 哈工大 在Adv. Energy Mater发表:简易方法在石墨烯上合成MoN纳米片作为高级Li-S电池的双功能中间层 4.5 哈尔滨工业大学:通过热CVD在碳纤维上制备了垂直石墨烯片,用于可充电电池阳极五、涂层石墨烯具有多种非凡的性能,可以为许多有趣的涂料,油漆,油墨等打开大门。石墨烯的高电阻率可形成不破裂且耐水和耐油的耐用涂层。其优异的导电性和导热性可用于制造各种导电涂料,而强大的阻隔效果可促进非凡的抗氧化,耐刮擦和抗UVA涂料。石墨烯可用于多种可能的功能性涂料。其中包括具有石墨烯的高粘附性的高性能胶粘剂,抗菌涂料,太阳能涂料(能够吸收和传输太阳能),为房屋提供隔离的涂料,防锈涂料,防雾涂料和紫外线。射线阻挡剂,用于各种家庭应用(如煎锅和台面)的不粘涂料。5.1 中国科学院金属研究所在ACS Appl. Mater期刊:石墨烯涂层镍杂化泡沫的改进阻尼和高强度5.2 Global Challenge:石墨烯涂层在杀菌中的应用5.3 青岛大学在《Nano Lett》:受毛毛虫启发设计蠕变型石墨烯涂层,实现高拉伸应变和稳定导电的可拉伸导电纤维5.4 《Carbon》期刊:少层石墨烯涂层集电器,用于安全,功能强大的锂离子电池5.5 宁波材料所在推进石墨烯超级防腐涂层领域取得进展5.6 Nanowerk News:石墨烯涂层可以帮助防止锂电池火灾六、电子产品6.1 天津师范大学Nano Lett:具有惊人均质性和灵敏度的全固态石墨烯晶体管,可用于单设备电子生物测定的实用化6.2《APPL SURF SCI》:制备夹层氟化石墨烯,用于柔性电子元件6.3 北大/吉大/清华合作在《Adv.Mater》期刊:综述!基于石墨烯制备柔性电子激光器七、纺织品类7.1 、什么?石墨烯衣服可防止蚊虫叮咬!7.2、Scientific Reports :激光打印石墨烯在制备大型防水和可拉伸超级电容器储能纺织品7.3 Nature:石墨烯/ WPU复合材料通过简单浸涂法制造导电纺织品,用于保暖性服装7.4 Nature:在纺织纤维上制造的石墨烯功能器件,适用于电子皮和可穿戴电子产品八、汽车应用、8.1 印度团队开发了基于石墨烯的技术来防止酒后驾车8.2 石墨烯复合材料在飞机和汽车应用进展8.3 J NANOMATER:通过油棕废料合成还原氧化石墨烯碳基电极材料,有助解决电动汽车充电问题九、航空航天应用9.1 北化马兆昆团队在《Carbon》期刊:高导率化学衍生石墨烯纳米片/中间相沥青基复合碳纤维的结构性能,用于航空、国防等9.2 Nanowerk News:使用石墨烯的新混合能源方法可以为火箭,航天器的未来提供动力十、晶体管10.1 天津师范大学Nano Lett:具有惊人均质性和灵敏度的全固态石墨烯晶体管,可用于单设备电子生物测定的实用化10.2 石墨烯“打底” 中国科学家制备出高速晶体管10.3 ACS Appl. Mater. Interfaces:解压缩氮掺杂碳纳米管的完整晶体半导体石墨烯纳米带10.4 复旦大学魏大程课题组在《Nature》子刊:基于内切石墨烯场效应晶体管的自由基传感器10.5 Nature:一种新型石墨烯金属半绝缘体半导体晶体管及其新型超低功耗机制