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解密石墨烯:為何能取代鋰電池?

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-20     來源:[標簽:出處]     作者:[標簽:作者]     瀏覽次數:122
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解密石墨烯:為何能取代鋰電池?

很多時候,技術的革命來自于材質,比如塑料的發(fā)明,從方方面面改變了人們的生活。而在目前,石墨烯作為一種新材質,受到了極大的關注。實際上,石墨烯是碳的一個種類,具有超高強度、輕薄和可延展的特性,將能夠改變數碼產品的外觀、手感甚至使用形態(tài)。下面,我們就來詳細了解一下石墨烯材質到底有什么過人之處。

1. 比鋼鐵還硬

雖然LG G Flex可以自我修復輕微的劃傷,但仍未改變手機易損壞的缺點。不過,如果手機等數碼產品在未來能夠使用石墨烯作為外殼的話,則會變得堅若磐石。據美國化學學會的報告稱,石墨烯的硬度是鋼材的200倍,顯然具有非常強的耐用度。

2. 如橡膠般具有延展性

哥倫比亞大學的研究人員表示,石墨烯具有一定的延展性,能夠伸展20%。也就是說,石墨烯實際上是一種柔性材質,與橡膠類似。三星公司一直在研究石墨烯晶體管,從而生產出柔性屏幕。另外,石墨烯也有一定的耐水性,有望應用在新一代的防水設備上。

3. 輕薄特性

石墨烯出色的延展性,還能夠讓其十分輕薄,足夠拉伸到薄到透明的程度。這就意味著,如果手機廠商可以使用這種材質,不僅能夠讓手機更耐用、防水,還可以變得更輕薄。

4. 令人難以置信的電池壽命

我們曾經在電池技術發(fā)展類的文章中提到過石墨烯,它極有可能在未來取代鋰電池,成為新一代的電池標準。美國西北大學的研究人員已經成功研發(fā)出石墨烯和硅材質的電池,充電15分鐘可以實現約一周的續(xù)航能力,令人驚嘆。顯然,如果未來手機可以使用石墨烯電池,那么一周一充電將不再是夢想。

5. 與人類的身體互聯

英國曼徹斯特大學的博士Aravind Vijayaraghavan發(fā)現,石墨烯具有與生物互聯的特點,這對健康檢測類可穿戴設備具有非常積極的影響。使用石墨烯作為傳感器,將可以監(jiān)測和掃描人類的神經系統(tǒng),可以想象,未來會出現“精神健康”類的監(jiān)測設備及應用。

據《紐約時報》報道,石墨烯是一種神奇的材料,它具備顛覆當前所有電子設備的潛質,是“材料的未來和電子行業(yè)的救命稻草”。報道稱,石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊結構排列而成,比其他任何材料都具備更好的導熱、導電特性。更令人稱奇的是,它不僅是世界上最硬的材料,而且柔韌性也最強。厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料”。

石墨烯可以變革電子行業(yè),催生靈活多變的設備、超動力的量子計算機、電子服裝及可與身體細胞交流的計算機。

雖然石墨烯早在10年前就被發(fā)現,然而它在2010年才真正獲得關注。兩名曼徹斯特大學的物理學家因石墨烯實驗而獲得諾貝爾獎。最近,研究人員集中精力研究如何商業(yè)化生產石墨烯。

2012年,美國化學學會稱石墨烯的強度是鋼鐵的200倍,它如此輕薄,以至于1盎司的石墨烯可以覆蓋28個足球場。中國科學家曾合成石墨烯氣凝膠,密度只有空氣的1/6;一立方英寸(約16.39立方厘米)的石墨烯氣凝膠放在一片草葉上,草葉不會變形。

“石墨烯是世界上為數不多同時具備透明、導電和柔性三大屬性的材料。”曼徹斯特大學講師亞拉文博士(Aravind Vijayaraghavan說道,“這三種屬性很少能在同一個材料上出現。”

石墨烯能做什么?

那么我們可以用石墨烯來做什么?物理學家和研究人員表示,由于石墨烯可以讓電子產品的屏幕更清晰且具備柔性特質,這些產品將比以往采用硅材料的設備更薄、更快、更便宜。另外,續(xù)航時間長的電池也可具備防水性能。

2011年,美國西北大學的研究人員以石墨烯和硅為原料制造電池,該大學表示這種電池可以讓手機“電池用上一周,每次充電只需15分鐘”。

2012年,美國化學學會表示,石墨烯技術進步將使得“手機薄如紙張,能夠折疊裝入口袋”。

亞拉文博士正基于石墨烯研制一系列傳感器,包括氣體傳感器、生物傳感器和光傳感器,它們的體型比以往更小。

上周,與韓國成均館大學合作的三星尖端技術研究所的研究人員稱,三星已找到在硅片上制造高質量石墨烯的方法。三星在聲明中表示,這些技術進步意味著公司可以開始制造“柔性顯示屏、可穿戴產品和其他下一代電子產品”。

科技博客Extreme tech撰稿人塞巴斯蒂安 安東尼(sebastian anthony)表示,三星的突破最終將成為“石墨烯商業(yè)化的救命稻草”。

三星并不是唯一研究石墨烯的科技公司,IBM、諾基亞和SanDisk公司的研究人員都在嘗試用石墨烯材料創(chuàng)造新型傳感器、晶體管和存儲器。

石墨烯的未來

當上述設備真正擺到商店貨架時,它們的外形和體驗可能是我們從未見過的。

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