科普丨石墨烯复合材料的应用

1. 科普丨石墨烯复合材料的应用

谈到石墨烯，貌似谁都能搭上两句，然而石墨烯的神奇之处到底在哪里，似乎并不为大多数人所熟知。石墨烯在面内的杨氏模量接近1 TPa，其碳碳键具有相当的刚度，且单原子超薄层状特性使得其在弯曲、扭曲和其它形变中表现出良好的柔性。在已知材料中，其面内电导和热导率是最高的，但层间的各项性能就不那么好了。
  
 碳纳米管可以看做将石墨烯平面卷起，将平面内性质转化为轴向的一种材料，其轴向强度是最高的。因此与石墨烯类似，碳纳米管也易于进行弯曲、扭曲等形变。与多层石墨烯类似，碳纳米管也有单壁碳纳米管(SWNT)和多壁碳纳米管(MWNTs)]等嵌套结构，其机械性能等有显著区别。
     
 作为所谓的“万金油”，碳纳米管或石墨烯复合材料是近年来研究热点中的热点，应用前景令人期待。然而，近二十年的研究并没有让碳纳米管和石墨烯复合材料大规模进入实用领域，载荷转移、界面、分散性和粘度等问题依然悬而未决。
     
 石墨烯负载的复合材料：在石墨烯表面引入第二组分并在其表面进行外延伸展得到的复合材料。
  
 石墨烯包裹的复合材料：用石墨烯片将第二组分包裹得到的复合材料，可以更有效地防止第二组分的聚合。
  
 石墨烯内嵌的复合材料：将石墨烯纳米片作为填充物充分分散在第二组分的基体相中得到的复合材料。其中，基体相可以是纳米材料，也可以是块体材料组成。基于石墨烯的层状复合材料：将第二组分和石墨烯片交替堆积而成，该结构可以使石墨烯与第二组分的接触面积最大化，并有利于电子的产生、传输和分离。

2. 石墨烯属于金属导热材料吗？

石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。此外，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。【摘要】
石墨烯属于金属导热材料吗？【提问】
您好，很高兴为您解答。石墨烯属于金属导热材料【回答】
谢谢(*^o^*)【提问】
石墨烯具有非常好的热传导性能。纯的无缺陷的单层石墨烯的导热系数高达5300W/mK，是为止导热系数最高的碳材料，高于单壁碳纳米管（3500W/mK）和多壁碳纳米管（3000W/mK）。当它作为载体时，导热系数也可达600W/mK。此外，石墨烯的弹道热导率可以使单位圆周和长度的碳纳米管的弹道热导率的下限下移。【回答】

3. 石墨烯材料是什么？石墨烯材料介绍

今天要给大家介绍的是汽车知识。大家都知道很多汽车材料，但是你知道石墨烯材料吗？让我们了解一下。石墨烯材料简介:简介石墨烯是迄今为止发现的厚度最薄、强度最高的材料。之所以薄，是因为石墨烯是由碳原子组成的二维晶体，厚度只有一个原子。虽然极薄，但密度很大，即使原子尺寸最小的氦也无法穿透。石墨烯材料简介:简介令人惊讶的是，提取这种神奇的物质并不难。起初，两位科学家用透明胶带去除石墨晶体。粘性一块石墨烯。当然，科学界也在关注石墨烯的研究进展。想象一下，这种神奇的材料一旦投入实际应用，将会给人类社会带来多少革命性的变化。从上面的文章我们可以看出石墨烯是什么材料。希望今天介绍的石墨烯材料能对大家有所帮助。好了，今天的介绍就到这里。

4. 石墨烯发热膜应用

石墨烯（Graphene）由于结构独特、性能优异、理论研究价值高、应用远景广阔而备受关注，是已知的世上最薄、最坚硬、柔韧性最好、重量最轻的纳米材料。在其广泛的应用中，石墨烯发热膜的应用具有柔性强（可随意揉搓），硬度强（比钻石还硬），高导电导热（电热转化率接近100%）等优异性能。比如应用于柔性触摸屏、太阳能电池、OLED等透明导电领域。在这里我们所讲的石墨烯发热膜的应用主要是两种：石墨烯高导电柔性复合膜，如下图1（石墨烯发热画、石墨烯发热服、石墨烯理疗护具）和石墨烯透明发热膜，如下图2
  
 图1：石墨烯高导电柔性复合膜
  
 
  
                                          
 图2：石墨烯透明发热膜
                                          
  石墨烯发热画 
  
 石墨烯发热画采用了‘黑科技’材料石墨烯高导电复合膜作为发热核芯，石墨烯发热膜的应用在发热画上体现的非常突出和优秀。发热速度极快，画的表面温度能在一分钟内达到几十上100℃，其电热转化率接近100%。除了石墨烯发热膜的应用外，发热画的画面釆用特殊工艺和材质制成，除有装饰的艺术美感外，在发热时还释放出有益于人体健康的远红外光波，热能辐射率达87%以上，这是目前其他任何材料所无法相比的。让室内的人体犹如置身无风“冬日暖阳”一样，取暖保健兼得。区别于空调、油汀、地暖等传统的取暖设备，石墨烯发热画更舒适、更节能、不干燥、无噪音、既不缺氧也无光污染等特点，是科技改变生活的经典创新之作。
                                          
  应用场景 
  
 茶楼、咖啡馆、图书馆等休闲场所及医院、学校等清洁取暖需求；居家取暖的升级换代需求；智能健康家居生活系列需求等。
  
  石墨烯发热服 
  
 传统服装除了遮体保温之外，只剩品牌价值了，鲜有科技含量高的产品出现。医家智烯通过技术研究，针对极寒地区、冬春季户外人士、体质虚寒人群及冬季爱美人员，在石墨烯发热膜的应用领域自主开发了高科技智能发热服饰。将石墨烯复合薄膜制成高效导电导热柔性发热内芯，与日常服饰完美结合。石墨烯发热膜的应用给传统服饰带来的革命性的改变。升温速度极快，数秒内可至40摄氏度及以上，并且安全低电压下（5V）可控恒温持续3至5个小时。通过三档智能温控，穿着者即可自我调节服装内芯至舒适的温度。石墨烯在发热过程中还高效释放出对人体健康有益的8~15μm波段远红外生命光波，保暖养生一体。为人们生活带来更好享受，从此冬季温暖随身、风度温度兼得。
                                          
  应用场景 
  
 铁道、电力、交警、演员、寒冷地区戍边部队等户外保暖需求的工作人员，可进行行业服装定制开发。年老体弱、冬春季节怕冷人士的保暖需求。商务及爱美人士的冬季“风度+保暖”需求等。
  
 （医家智烯的石墨烯发热服即将上市）
  
  石墨烯理疗护具 
  
 通过石墨烯发热膜的应用技术，利用石墨烯柔性发热膜材质高效导电导热特性，采用超低安全电压（5v）供电，发热升温迅速。高达87%的电热辐射率释放出8―15μm的适合人体健康需求的远红外生命光波，保暖理疗兼得。石墨烯发热膜的应用针对许多人冬春季节受寒怕冷以及颈、肩、腰背、双膝风湿酸痛等疾患而设计制造。采用智能温控调节温度至舒适感觉，通过智能传感收集人体健康数据信息，实现对身体的发热保温、运动保护、康复理疗和健康管理等多重作用。为体质虚寒的亚健康人群及慢病康复者，带来舒适的贴心感受。智能可穿戴，方便实用；贴身有爱，更有我的温暖。
                                          
  应用场景 
  
 中老年人群及重体力劳动者、武术运动员等的保健理疗需求及慢病康复（颈肩腰椎疼痛、风湿膝关节炎及退行性病变等）；女性生理保健需求（痛经、肠胃不适、产后康复等）；久坐及办公室亚健康人群理疗需求（肩颈、腰背理疗，眼部护理等）等。
  
  石墨烯发热膜的应用：透明发热膜 
  
 石墨烯优异的导电性能和超高的透光性能使其可应用于透明电极、太阳能电池电极、液晶显示等领域。目前应用于液晶显示、太阳能电池电极的主要是ITO、FTO（掺氟氧化锡），这类材料导电性好、对光透明，是很好的电极材料。然而这种利用金属氧化物镀膜的方法，也开始出现各种各样的问题，主要表现在：
  
 1.地球上可利用的铟元素比较有限，估计10年之内可能耗尽，导致成本比较高；
  
 2.这类材料在酸或碱的环境下不是很稳定，容易造成薄膜的脱落，可应用的范围受限；
  
 3.离子很容易扩散到聚合物层；
  
 4.这类材料在近红外光区域的透光性比较有限，即当光波长大于1200nm时，透光率显著下降，从而导致太阳光不能被充分利用；
  
 5.由于FTO结构上的缺陷导致电流泄露。
  
 基于以上原因，人们开始寻找一种新型的电极材料，要求具备较高的稳定性、高透光率和良好的导电性。此时，石墨烯发热膜的应用开始被广泛关注。理想单层石墨烯的透光率和导电率分别为98%和约100Ω/sq，适合用作透明导电材料。与传统的氧化铟锡和掺氟氧化锡电极相比，石墨烯薄膜具有较高的力学强度、柔韧性，较好的化学稳定性。
  
 石墨烯发热膜的应用在物理、化学和力学性等方面的优势，能使其成为很多领域的宠儿，与石墨烯的制备一样，石墨烯发热膜的应用也是目前研究的热点。作为石墨烯最接近实用化的应用之一，透明导电薄膜有望成为目前普遍使用的ITO的替代材料，用于触摸板、柔性液晶面板、太阳能电池及有机EL(Electroluminescence，电致发光）照明等。石墨烯发热膜的应用和透明导电薄膜备受期待的原因在于石墨烯载流子迁移率较高且厚度薄。一般而言，高透明性与高导电性是相互矛盾的。从这一点来看，ITO正好处在透明性与导电性的此消彼长（Trade-off）关系的边缘线上（如下图）。
                                          
 而石墨烯发热膜的应用在理论上有望避开这种此消彼长的关系成为理想的透明导电膜。石墨烯的高载流子迁移率使其容易透过更宽波长范围的光，但导电性不受影响。因此，石墨烯薄膜有望成为划时代的透明导电膜。此外，与不适于弯曲的ITO相比，石墨烯薄膜还具备柔性好的优势。
  
 石墨烯的超薄与高透明性，使得以其作为电极的导电基板比其他材料具有更优良的透光性，可取代透明导电的ITO电极用于有机太阳能电池。这些薄膜还可用于取代显示屏中的硅薄膜晶体管。石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍，因而用石墨烯制成的晶体管运行速度更快、更省电。此外，触摸面板制品也不断问世。不仅如此，大尺寸石墨烯的制备方法完全适合于工业生产，而且相比于传统方法成本降低很多。

5. 石墨烯电热膜应用介绍

6. 关于石墨烯的介绍

7. 石墨烯的介绍

石墨烯（Graphene）是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，成功从石墨中分离出石墨烯，证实它可以单独存在，两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯既是最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、强度最高的材料，如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅，计算机处理器的运行速度将会快数百倍。另外，石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光。另一方面，它非常致密，即使是最小的气体原子(氦原子)也无法穿透。这些特征使得它非常适合作为透明电子产品的原料，如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

8. 导热石墨烯可以做什么

石墨烯对物理学基础研究有着特殊意义，它使一些此前只能纸上谈兵的量子效应可以通过实验来验证，例如电子无视障碍、实现幽灵一般的穿越。但更令人感兴趣的，是它那许多“极端”性质的物理性质。
因为只有一层原子，电子的运动被限制在一个平面上，石墨烯也有着全新的电学属性。石墨烯是世界上导电性最好的材料，电子在其中的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。
在塑料里掺入百分之一的石墨烯，就能使塑料具备良好的导电性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗热性能提高30摄氏度。在此基础上可以研制出薄、轻、拉伸性好和超强韧新型材料，用于制造汽车、飞机和卫星。
随着批量化生产以及大尺寸等难题的逐步突破，石墨烯的产业化应用步伐正在加快，基于已有的研究成果，最先实现商业化应用的领域可能会是移动设备、航空航天、新能源电池领域。
消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。有数据显示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年，平板电脑对大尺寸触摸屏的需求也将达到2.3亿片，为石墨烯的应用提供了广阔的市场。韩国三星公司的研究人员也已制造出由多层石墨烯等材料组成的透明可弯曲显示屏，相信大规模商用指日可待。
另一方面，新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。
由于高导电性、高强度、超轻薄等特性，石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。前不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器，就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。