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作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料,石墨烯被譽(yù)為“黑金”,是當(dāng)之無愧的“新材料之王”。
近十年來,有關(guān)石墨烯的研究炙手可熱,石墨烯在能源、生物技術(shù)、航天航空等領(lǐng)域具有極其廣泛的應(yīng)用前景,科學(xué)家甚至預(yù)言石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”,極有可能掀起一場(chǎng)席卷全球的顛覆性新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)革命。
在各國(guó)的積極研究下,石墨烯的科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn),一路高歌,從石墨烯發(fā)現(xiàn)到2016年12月,SCI核心期刊一共發(fā)表了60713篇石墨烯學(xué)術(shù)論文。
下面新材料在線小編將為您盤點(diǎn)2016石墨烯十大科技進(jìn)展。
1.浙江大學(xué)高超團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)高性能石墨烯纖維的規(guī);苽
浙江大學(xué)教授高超研究團(tuán)隊(duì)近日在石墨烯纖維的規(guī)模化制備及高性能化等方面再次取得新突破,兩篇論文先后發(fā)表于《先進(jìn)材料》。
高超團(tuán)隊(duì)針對(duì)如何提升石墨烯纖維的力學(xué)性能和導(dǎo)電性能兩大關(guān)鍵問題開展了系統(tǒng)研究。首次提出了“全尺度協(xié)同缺陷工程”策略,實(shí)現(xiàn)了高性能石墨烯纖維的規(guī);苽洌檬├w維直徑最細(xì)可達(dá)1.6μm(約為頭發(fā)絲的1%~2%),力學(xué)強(qiáng)度最高可達(dá)2.2GPa,導(dǎo)電率達(dá)到8×105S/m,代表了石墨烯纖維目前最高的性能水平。
2.石墨烯使普通紙變?yōu)槿嵝燥@示器
2016年8月,土耳其比爾肯大學(xué)研究人員將一張普通的打印紙夾在兩層石墨烯膜(由多層石墨烯構(gòu)成)之間,使其變成了一種柔性電子顯示器。該研究論文發(fā)表在《光子學(xué)》雜志上。
研究人員把石墨烯作為一種電配置光學(xué)介質(zhì),通過給紙上石墨烯施加偏置電壓,觸發(fā)石墨烯間的離子間層,使其光吸收性發(fā)生改變,從透明變黑或從黑變透明。他們還將石墨烯排布成多像素模式,把紙折成三維形狀,在上面打印出彩色圖案,展示了不同于晶片技術(shù)的另一類效果。論文作者柯斯昆·可卡巴什說,這個(gè)系統(tǒng)可作為一個(gè)框架,把普通打印紙變成光電顯示器。
3.中國(guó)單晶石墨烯制備獲突破 生產(chǎn)速度提高150倍
因產(chǎn)量小和成本高等問題,目前資本市場(chǎng)上大熱的石墨烯,仍難以大量進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用中。不過,如今中國(guó)科學(xué)家通過對(duì)生產(chǎn)方法的調(diào)整和改進(jìn),使單晶石墨烯薄膜的生產(chǎn)速度提高了150倍,該研究為石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
上述技術(shù)突破來自北京大學(xué)、武漢大學(xué)、南方科技大學(xué)和香港理工大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)。該團(tuán)隊(duì)的研究論文已于8月份在國(guó)際權(quán)威雜志《自然》的子刊《自然·納米技術(shù)》上在線發(fā)表。
4.石墨烯納米通道水輸運(yùn)突破:尺寸可控在0.34納米
2016年10月 中國(guó)科大中科院材料力學(xué)行為和設(shè)計(jì)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究團(tuán)隊(duì)與諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)得主、英國(guó)曼徹斯特大學(xué)教授安德烈·海姆研究團(tuán)隊(duì)合作,在石墨烯納米通道水輸運(yùn)方面取得重要研究進(jìn)展?蒲腥藛T利用石墨烯薄的特點(diǎn)提出了一種構(gòu)筑納米通道的新方法,把大小不同的石墨烯堆垛起來,形成納米量級(jí)的毛細(xì)管道,尺寸可控在0.34納米,是目前實(shí)驗(yàn)室內(nèi)能制備的最小尺寸的納米通道。該成果已發(fā)表在《自然》上。
該研究對(duì)新型納米流體器件的設(shè)計(jì)和開發(fā)具有重要參考意義,基于該方法制備的納米器件,有望進(jìn)一步拓展石墨烯等二維材料在過濾、篩癬海水淡化和氣體分離等方面的應(yīng)用。
5.新技術(shù)讓石墨烯更穩(wěn)定 接觸臭氧10分鐘性能不變
10月19日 俄羅斯、法國(guó)、瑞典和希臘科學(xué)家合作開發(fā)出了一種工業(yè)技術(shù)來提純石墨烯,新方法讓石墨烯更穩(wěn)定,即使接觸臭氧10分鐘之久也“毫發(fā)無傷”。
研究人員表示,該成果有助于更好地提純石墨烯,從而獲得擁有穩(wěn)定電學(xué)屬性的高質(zhì)量工業(yè)石墨烯,是納米電子學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的一項(xiàng)重要進(jìn)步,將大力促進(jìn)該領(lǐng)域的發(fā)展。
6.華為推出高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰電池, 壽命是普通鋰離子電池2倍
12月1日,華為中央研究院瓦特實(shí)驗(yàn)室在第57屆日本電池大會(huì)上,推出業(yè)界首個(gè)高溫長(zhǎng)壽命石墨烯基鋰離子電池,宣布在鋰離子電池領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)重大研究突破。
同等工作參數(shù)下,該電池的溫升比普通鋰離子電池降低5°C;60°C高溫循環(huán)2000次,容量保持率仍超過70%;60℃高溫存儲(chǔ)200天,容量損失小于13%,可以將鋰離子電池上限使用溫度提高10℃,使用壽命是普通鋰離子電池的2倍。
7. 新型石墨烯光電探測(cè)器,比現(xiàn)有設(shè)備探測(cè)能力強(qiáng)10萬倍
2016年12月5日,韓國(guó)大邱慶北科技學(xué)院(DGIST)和瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種能夠在微波波長(zhǎng)上工作的新型石墨烯光電探測(cè)器。在這項(xiàng)發(fā)表在《納米快報(bào)》雜志上的文章中。
該研究的意義在于,開發(fā)出了世界上第一個(gè)基于石墨烯器件的微波光電探測(cè)器,該裝置可以檢測(cè)到現(xiàn)有石墨烯光電檢測(cè)器檢測(cè)能級(jí)還小十萬倍的光能。研究人員正在考慮將這種微波光電探測(cè)器用于可穿戴設(shè)備和柔性顯示器:“通過開發(fā)新的應(yīng)用設(shè)備,如使用單一基于石墨烯的大面積微波光電探測(cè)器,我們將對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步的研究以提升可穿戴設(shè)備和柔性顯示器的性能表現(xiàn)!
8. 石墨烯表面波探測(cè)技術(shù)發(fā)布 可幫助聾啞人“說話”
2016年12月6日,中國(guó)最早從事石墨烯技術(shù)研發(fā)的企業(yè)北京碳世紀(jì)科技有限公司發(fā)布全球首個(gè)石墨烯高端產(chǎn)業(yè)應(yīng)用——“石墨烯表面波探測(cè)技術(shù)”。
石墨烯表面波探測(cè)技術(shù)是指石墨烯表面形成的波在探測(cè)技術(shù)方面的應(yīng)用。該技術(shù)可以替代基于傳統(tǒng)SPR技術(shù)的探測(cè)系統(tǒng),為科學(xué)研究提供更加準(zhǔn)確、快捷的數(shù)據(jù)信息,能夠極大地提高探測(cè)技術(shù)在科技、醫(yī)療、安防等行業(yè)中的應(yīng)用效果,甚至幫助特殊人群完成“不可能完成的任務(wù)”。
9.石墨烯制作高敏感傳感器 敏感度是常規(guī)傳感器的數(shù)百倍
12月9號(hào) 愛爾蘭都柏林大學(xué)和曼徹斯特大學(xué)的研究人員制成了一種被稱為“G-putty”的高敏感傳感器, 該研究發(fā)表于《科學(xué)》雜志。
往橡皮泥內(nèi)加入石墨烯材料之后,得到的G-putty具有出色的導(dǎo)電性,可以用來制作高敏感的傳感器。此據(jù)研究主要負(fù)責(zé)人JonathanColeman教授介紹,G-putty還可以放置到人體上,用于測(cè)量呼吸、脈搏及血壓等身體主要指標(biāo)。據(jù)稱它的敏感度是常規(guī)傳感器的數(shù)百倍,這也使其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景
10.石墨烯或?qū)⒛鼙挥脕頇z測(cè)腦癌
研究人員發(fā)現(xiàn),腦細(xì)胞和石墨烯發(fā)生相互作用后,能夠區(qū)分出活躍的癌細(xì)胞和普通細(xì)胞。這項(xiàng)研究成果發(fā)表在美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)《應(yīng)用材料與界面》雜志上。
研究人員表示:“一旦病人進(jìn)行了腦部腫瘤手術(shù),我們將可以使用這種技術(shù)來觀察腫瘤是否復(fù)發(fā)。為了達(dá)到這個(gè)效果,我們需要可以和石墨烯互作用的細(xì)胞樣本,來觀察癌細(xì)胞是否還在。”目前研究人員已在小鼠的癌癥模型上進(jìn)行研究,他們稱結(jié)果顯示這是一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)。
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