① 石墨烯有何用處
石墨烯目前是一種熱門材料,起用途也是它的特性決定的,首先石墨烯不僅是已知材料中最薄的一種,還非常牢固堅硬;其次作為單質,它在室溫下傳遞電子的速度比已知導體都快。
應用前景可做"太空電梯"纜線據科學家稱,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪稱是人類已知的強度最高的物質,它將擁有眾多令人神往的發展前景。它不僅可以開發製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、可以製造出超堅韌的防彈衣,甚至還為"太空電梯"纜線的製造打開了一扇"阿里巴巴"之門。美國研究人員稱,"太空電梯"的最大障礙之一,就是如何製造出一根從地面連向太空衛星、長達23000英里並且足夠強韌的纜線,美國科學家證實,地球上強度最高的物質"石墨烯"完全適合用來製造太空電梯纜線!人類通過"太空電梯"進入太空,所花的成本將比通過火箭升入太空便宜很多。為了激勵科學家發明出製造太空電梯纜線的堅韌材料,美國NASA此前還發出了400萬美元的懸賞。
代替硅生產超級計算機
科學家發現,石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料。石墨烯的這種特性尤其適合於高頻電路。高頻電路是現代電子工業的領頭羊,一些電子設備,例如手機,由於工程師們正在設法將越來越多的信息填充在信號中,它們被要求使用越來越高的頻率,然而手機的工作頻率越高,熱量也越高,於是,高頻的提升便受到很大的限制。由於石墨烯的出現,高頻提升的發展前景似乎變得無限廣闊了。這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品,能用來生產未來的超級計算機。
光子感測器
石墨烯還可以以光子感測器的面貌出現在更大的市場上,這種感測器是用於檢測光纖中攜帶的信息的,現在,這個角色還在由硅擔當,但硅的時代似乎就要結束。去年10月,IBM的一個研究小組首次披露了他們研製的石墨烯光電探測器,接下來人們要期待的就是基於石墨烯的太陽能電池和液晶顯示屏了。因為石墨烯是透明的,用它製造的電板比其他材料具有更優良的透光性。
其它應用
石墨烯還可以應用於晶體管、觸摸屏、基因測序等領域,同時有望幫助物理學家在量子物理學研究領域取得新突破。中國科研人員發現細菌的細胞在石墨烯上無法生長,而人類細胞卻不會受損。利用這一點石墨烯可以用來做綳帶,食品包裝甚至抗菌T恤;用石墨烯做的光電化學電池可以取代基於金屬的有機發光二極體,因石墨烯還可以取代燈具的傳統金屬石墨電極,使之更易於回收。這種物質不僅可以用來開發製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、製造出超堅韌的防彈衣,甚至能讓科學家夢寐以求的2.3萬英里長太空電梯成為現實。
石墨烯-特性
電子運輸
石墨烯結構示意圖在發現石墨烯以前,大多數(如果不是所有的話)物理學家認為,熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以,它的發現立即震撼了凝聚態物理界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在,但是單層石墨烯在實驗中被制備出來。這些可能歸結於石墨烯在納米級別上的微觀扭曲。
石墨烯還表現出了異常的整數量子霍爾行為。其霍爾電導=2e2/h,6e2/h,10e2/h....為量子電導的奇數倍,且可以在室溫下觀測到。這個行為已被科學家解釋為「電子在石墨烯里遵守相對論量子力學,沒有靜質量」。
導電性
石墨烯結構非常穩定,迄今為止,研究者仍未發現石墨烯中有碳原子缺失的情況。石墨烯中各碳原子之間的連接非常柔韌,當施加外部機械力時,碳原子面就彎曲變形,從而使碳原子不必重新排列來適應外力,也就保持了結構穩定。這種穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時,不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由於原子間作用力十分強,在常溫下,即使周圍碳原子發生擠撞,石墨烯中電子受到的干擾也非常小。
石墨烯最大的特性是其中電子的運動速度達到了光速的1/300,遠遠超過了電子在一般導體中的運動速度。這使得石墨烯中的電子,或更准確地,應稱為「載荷子」(electricchargecarrier),的性質和相對論性的中微子非常相似。
石墨烯有相當的不透明度:可以吸收大約2.3%的可見光。而這也是石墨烯中載荷子相對論性的體現。
機械特性
石墨烯是人類已知強度最高的物質,比鑽石還堅硬,強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學的物理學家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。在試驗過程中,他們選取了一些之間在10—20微米的石墨烯微粒作為研究對象。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個表面被鑽有小孔的晶體薄板上,這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之後,他們用金剛石製成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力,以測試它們的承受能力。
研究人員發現,在石墨烯樣品微粒開始碎裂前,它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達到了大約2.9微牛。據科學家們測算,這一結果相當於要施加55牛頓的壓力才能使1米長的石墨烯斷裂。如果物理學家們能製取出厚度相當於普通食品塑料包裝袋的(厚度約100納米)石墨烯,那麼需要施加差不多兩萬牛的壓力才能將其扯斷。換句話說,如果用石墨烯製成包裝袋,那麼它將能承受大約兩噸重的物品。
電子的相互作用
利用世界上最強大的人造輻射源,美國加州大學、哥倫比亞大學和勞倫斯·伯克利國家實驗室的物理學家發現了石墨烯特性新秘密:石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強烈的相互作用。
科學家藉助了美國勞倫斯伯克利國家實驗室的「先進光源(ALS)」電子同步加速器。這個加速器產生的光輻射亮度相當於醫學上X射線強度的1億倍。科學家利用這一強光源觀測發現,石墨烯中的電子不僅與蜂巢晶格之間相互作用強烈,而且電子和電子之間也有很強的相互作用。[1]
石墨烯-研究成果
中國
石墨烯薄膜在國家自然科學基金委員會、科技部和中國科學院的資助下,中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家(聯合)實驗室先進炭材料研究部研究員成會明、任文才研究小組在石墨烯的控制制備、結構表徵與物性的研究方面取得了一系列新的進展,相關的研究成果發表在國際期刊上。
該論文被美國化學會的ACSNano雜志選為該期「亮點」進行了重點介紹;同時也被《自然—中國》選為來自中國大陸和香港的突出科研成果,《自然—中國》化學領域的評論員VickiCleave博士撰文寫道:「來自中國科學院的任文才、成會明及其合作者提出了一種快速、無損、可進行大面積石墨烯表徵的光學方法,該工作有助於確定和制備適於應用的理想石墨烯樣品。」
韓國
韓國研究人員09年7月發現了一種制備大尺寸石墨烯薄膜的方法。
由韓國成均館大學和三星先進技術研究院的研究人員制備出的這種最新石墨烯薄膜有1厘米厚,透光率達80%;在彎曲或延展過程中,它不僅不會斷裂,其電學特性也不會有任何改變。他們的這一成果已於1月14日發表在英國《自然》雜志網路版上。[1]
石墨烯-應用
石墨烯的應用范圍很廣,從電子產品到防彈衣和造紙,甚至未來的太空電梯都可以以石墨烯為原料。
1.可做「太空電梯」纜線
據科學家稱,地球上很容易找到石墨原料,而石墨烯堪稱是人類已知的強度最高的物質,它將擁有眾多令人神往
太空電梯的發展前景。它不僅可以開發製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、可以製造出超堅韌的防彈衣,甚至還為「太空電梯」纜線的製造打開了一扇「阿里巴巴」之門。美國研究人員稱,「太空電梯」的最大障礙之一,就是如何製造出一根從地面連向太空衛星、長達23000英里並且足夠強韌的纜線,美國科學家證實,地球上強度最高的物質「石墨烯」完全適合用來製造太空電梯纜線。
人類通過「太空電梯」進入太空,所花的成本將比通過火箭升入太空便宜很多。為了激勵科學家發明出製造太空電梯纜線的堅韌材料,美國NASA此前還發出了400萬美元的懸賞。
2.代替硅生產超級計算機
據科學家稱,石墨烯除了異常牢固外,還具有一系列獨一無二的特性,石墨烯還是目前已知導電性能最出色的材料,這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品,能用來生產未來的超級計算機。
IBM宣布研發出號稱全世界速度最快的石墨烯(graphene)場效晶體管(FET),可在26GHz頻率下運作。該公司ThomasJ.Watson研究中心的研究人員並預測,碳元素更高的電子遷移率,可望使該種材料超越硅的極限,達到100GHz以上的速度跨入兆赫(terahertz)領域。
石墨烯-榮獲諾貝爾獎
2010年10月5日,英國曼徹斯特大學的兩位科學家康斯坦丁·諾沃肖洛夫和安德烈·海姆因在石墨烯方面的研究榮獲2010年諾貝爾物理學獎。[2]
石墨烯-部分石墨烯研究成果
2009年12月1日在美國召開的材料科學國際會議上,日本富士通研究所宣布,他們用石墨烯製作出了幾千個晶體管。富士通研究所的研究人員將原料氣體吹向事先塗有用做催化劑的鐵的襯底,在這種襯底上製成大面積石墨烯薄膜。大面積的石墨烯制備一直是個難題。富士通用上述方法製成了高質量的7.5厘米直徑的石墨烯膜。在此基礎上,再配置電極和絕緣層,製成了石墨烯晶體管。由於石墨烯面積較大,富士通在上面製成了幾千個晶體管。石墨烯晶體管比硅晶體管功耗低和運行速度快,可製作出性能優良的半導體器件。如果改進技術後有望進一步擴大石墨烯面積,這樣能夠製作出更多的晶體管和石墨烯集成電路,為生產高檔電子產品創造了條件。2009年11月日本東北大學與會津大學通過合作研究發現,石墨烯可產生太赫茲光的電磁波。研究人員在硅襯底上製作了石墨烯薄膜,將紅外線照射到石墨烯薄膜上,只需很短時間就能放射出太赫茲光。如果今後能夠繼續改進技術,使光源強度進一步增大,將開發出高性能的激光器。研究團隊在硅襯底上使用有機氣體製作一層碳硅化合物。然後,進行熱處理,使其生長出石墨烯的薄膜。該石墨烯薄膜只需極短暫的時間照射紅外線,就能從石墨烯上發送出太赫茲光。目前,該團隊正致力於開發能將光粒封閉在內部,使光源強度增加的器件,期望能夠開發出在接近室溫條件下可工作的太赫茲激光器。2010年,美國萊斯大學利用該石墨烯量子點,製作單分子感測器。萊斯大學將石墨烯薄片與單層氦鍵合,形成石墨烷。石墨烷是絕緣體。氦使石墨烯由導體變換成為絕緣體。研究人員移除石墨烯薄片兩面的氦原子島,就形成了被石墨烷絕緣體包圍的、微小的導電的石墨烯阱。該導電的石墨烯阱就可作為量子阱。量子點的半導體特性要優於體硅材料器件。這一技術可用來製作化學感測器、太陽能電池、醫療成像裝置或是納米級電路等。
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② 石墨烯面料有什麼好處
石墨烯是目前自然界最薄、強度最高的材料,強度比鋼材高200倍,同時它又有很好的彈性,拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。
③ 石墨烯的作用 :石墨烯枕頭對人的睡眠有起作用嗎
摘要 你好,石墨烯枕頭有助於睡眠,可以說是商業宣傳的噱頭。因為目前連批量生產石墨烯的能力都沒有,就這么多石墨烯概念產品就出來了,就不靠譜。所以商家推出的石墨烯枕頭是不是真的石墨烯都不知道。要說它有助於睡眠,可能還有一些效果,是因為有這些輔助睡眠的作用:
④ 石墨烯是什麼有什麼作用
在很多電器里,都需要用到透明的導電材料作為電極,電子表、計算器、電視機、液晶顯示器、觸摸屏、太陽能電池板等等諸多設備里都無法離開透明電極的存在。傳統的透明電極用的是氧化銦錫(Indium
Tin
Oxide,簡稱ITO),由於銦的價格高昂和供應受限,而且這種材料比較脆,缺乏柔韌性,並且製作電極過程中需要在真空中層沉積而成本比較高,很長時間以來,科學家們都在致力於尋找它的替代品。除了透明、導電性好、容易制備等要求,如果材料本身的柔韌性比較好話,將適合用來做「電子紙」或者其他可以折疊的顯示設備,因此柔韌性也是一個很重要的方面。而石墨烯正是這么一種材料,非常合適來做透明電極。
作為一種性質獨特的新興材料,關於石墨烯應用的研究層出不窮。我們在這里難以一一列舉。將來,還有可能會在日常生活中出現石墨烯做的場效應管、石墨烯做的分子開關、石墨烯做的分子探測器……逐漸走出實驗室的石墨烯,一定會在日常生活中大放異彩。
我們可以期待,在不遠的將來出現大量的使用石墨烯的電子產品。想想看,如果我們手裡的智能手機和上網本在不用的時候,可以捲起來夾在耳朵上,塞在口袋裡,或者圍在手腕上,那是多麼有趣啊!
平頂山市信瑞達石墨製造有限公司為您解答。
⑤ 石墨烯的作用 :石墨烯枕頭對人的睡眠有起作用嗎
有作用。
由生物質石墨烯內暖烯孔材料「智」造而成的助眠枕,經過上萬人的體驗測試後,在改善睡眠質量方面效果明顯。
石墨烯是已知的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種碳納米新材料,被稱為「黑金」,作為「新材料之王」, 科學家預言石墨烯將「徹底改變21世紀」。
(5)生物質石墨烯有什麼用處擴展閱讀:
如果以每天睡眠八小時計算,人的一生有三分之一的時間是在睡眠中度過的。睡眠的好壞,與人的心理和身體健康息息相關。
睡眠的用具
無論是南方的床,還是北方的炕,在安放或修造時,都應南北順向,人睡時頭北腳南,使機體不受地磁的干擾。鋪的硬度宜適中,過硬的鋪會使人因受其刺激而不得不時常翻身,難以安睡,睡後周身酸痛;
枕高一般以睡者的一肩(約10厘米)為宜,過低易造成頸椎生理骨刺。在夏季,枕頭要經常翻曬,免讓病菌進入口鼻,肺系疾病增多。
⑥ 生物質石墨烯應用領域都有哪些
生物質石墨烯其實就是石墨烯,只是制備方法和來源不一樣,採用生物質(秸稈、木質素等)作為原料而製成的石墨烯,其用途和採用其他物理、化學方法制備的石墨烯一樣。就像食用油,有採用壓榨生產的,有採用有機抽提生產的,生產出來的都是油,都可以食用。
石墨烯,是從碳材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層或多層原子厚度的二維晶體,擁有非常優異和獨特的光、電、磁、機械等物理性能和化學性質。
生物質石墨烯是石墨烯大家族中的一員,它是以聖泉集團特有的植物多空活性纖維素為原料,採用基團配位組裝(GCA)法,在熱催化條件下經過高溫碳化等高效精密的加工步驟製成。
生物質石墨烯在具有一般石墨烯的特性,如:良好熱傳導性、導電性之外,還具有自己的性能,如:低溫遠紅外功能和超強抗菌抑菌性能。
⑦ 石墨烯噴霧可以祛痘嗎
石墨烯特殊功效很快被化妝品領域的研發人員看中,但是石墨烯不能直接添加在化妝品里,經過多次研發才製成了能添加在化妝品里的石墨烯原料,叫生物質石墨烯。
生物質石墨烯是由玉米芯活化纖維素通過熱裂解、脫氧再精製,製成了石墨烯納米片成結構,此結構與石墨烯單層結構一樣,再經過超細研磨,做成了化妝品原料。
生物質石墨烯的具有高效抑菌、超強吸附、遠紅外發射、、防紫外線和生成負離子等功效,其中高效抑菌功效尤為突出,生物質石墨烯的祛痘原理是通過特殊的二維結構使其與痘痘表面的磷脂分子接觸後,能誘導細胞膜上的磷脂分子脫離細胞並攀爬上生物質石墨烯的表面,進而破壞細菌的細胞膜,通過物理作用殺死細菌,溫和安全有效,是未來治理痘痘肌的新趨勢,生物質石墨烯成分對大腸桿菌、金黃色葡萄球菌、白色念珠菌都有著很好的抑菌效果,是祛痘產品的首選原料。
⑧ 聽說石墨烯可以抗菌抑菌,是真的嗎
石墨烯抗菌、石墨烯抑菌是具有很多效果的,石墨烯作為典型的二維結構的納米材料,由疏水的平面結構和親水的邊緣構成,特殊的結構決定其優異的抗菌特性。在眾多的抗菌機制中,石墨烯作用於細菌膜表面的殺菌機制,特別是MIEs(Molecular Initiating Events,起始分子反應)在不同殺菌機制中的重要作用。
石墨烯抗菌原理:
1、物理切割途徑 , 即細菌與石墨烯基材料直接接觸後 , 材料鋒利的片層刺穿細菌胞膜 , 引起細胞內容物的流出 , 而殺死細菌 ;
2、氧化應激途徑 ,即細胞膜與石墨烯基材料直接接觸後 , 通過電荷的轉移或 ROS 的產生 , 刺激自由基反 應 , 從而破壞細菌的膜結構及重要的生物大分子而死亡 ;
3、破壞脂質分子途徑 , 即石墨烯納米片可在短時間內插入細菌 胞膜中 ,抽取其中的磷脂成分 , 或者直接鋪展於胞膜表面引發脂質分子翻轉 , 最終導致細菌裂解死亡 。
石墨烯抗菌原理圖
石墨烯抗菌應用范圍:
石墨烯殺病毒抗菌布具有廣闊的應用空間和市場前景,可快速殺滅空氣中和水中的病毒、細菌,已廣泛應用 於口罩及防護器械、空氣濾網、空間殺菌、衛生防護用品等領域,應用於服裝、布料等功能性產品,應用於糧食、果鮮、食品殺菌保鮮,應用於水和污水的殺菌消毒,應用於器械殺菌消毒,可作為靜電防護材料和防輻射材料應用,是斬斷冠 毒類病毒傳播,消滅疫情的有效防控武器。
⑨ 什麼是生物質石墨烯
生物質石墨烯是以天然綠色植物秸稈為原料,採用自主專利技術—基於基團配位析碳原理的熱裂解法(國家發明專利號:ZL 2015 1 0819312.X)制備而成,具有明顯的遠紅外、抗菌抑菌等特性。此方法已被中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟發布的石墨烯聯盟標准「石墨烯材料的術語、定義及代號」中國石墨烯常見制備方法4.4中收錄。是由山東濟南的聖泉集團首創。
⑩ 石墨烯有什麼美容功效
作為目前發現的最薄、強度最大、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯被稱為「黑金」,是「新材料之王」,有科學家預言石墨烯極有可能掀起一場席捲全球的顛覆性新技術新產業革命,將「徹底改變21世紀」。基於生物質石墨烯 ,聖泉相繼研發出內暖纖維、內暖絨和內暖烯孔材料;超強遠紅外、除菌抑菌、吸濕排汗、防紫外線、抗靜電是內暖材料的主要特點和性能;聖泉集團正在大力研發和應用內暖功能纖維、內暖絨、內暖烯孔三大材料,打造生物質石墨烯特色的大健康產業。
1.石墨烯內暖纖維石墨烯內暖纖維是由生物質石墨烯與各類纖維復合而成的一種智能多功能纖維新材料,具備超越國際先進水平的低溫遠紅外功能,集抗菌抑菌、抗紫外線、防靜電等作用於一身,被譽為「劃時代的革命性纖維」。
2.石墨烯內暖纖維長絲、短纖規格齊全,短纖可與棉毛絲麻等天然纖維以及滌綸腈綸等其他各種纖維等其他各種纖維搭配混紡,長絲可與各種纖維交織,制備不同功能需求的紗線面料。在紡織領域,可以製成內衣、內褲、襪類、嬰幼服飾、家居面料、戶外服裝等。石墨烯內暖纖維的用途並不僅限於服裝領域,還可以應用於車輛內飾、美容醫療衛材、摩擦材料、過濾材料等。
3.石墨烯內暖絨材料石墨烯內暖絨是由生物質石墨烯均勻分散於滌綸空白切片中進行共混紡絲生產而成。該技術既充分利用了可再生的低成本生物質資源,又將生物質石墨烯的神奇功能充分展現到纖維中,獲得了高性能、高附加值的新型紡織材料。石墨烯內暖絨材料具有遠紅外升溫、保暖透氣、抗靜電、抗菌等多功能特性,作為填充材料應用於棉被、羽絨服等,對提升紡織工業創新能力和推動高附加值產品開發具有重大意義和市場價值。