石墨烯主要用途是一种什么材料呢？都有什么用途呢？

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2017-02-20 14:32 标签： 石墨烯用途
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石墨烯—一种奇特的新材料
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3秒自动关闭窗口21世纪的神奇材料石墨烯可以用来做什么？
现在相信大家都离不开电子产品，无论是手机、电脑、相机、电动车、游戏机、移动设备等等，都需要有强大的电池做后盾。于是科学家们就开始动脑筋了，怎样才能让电池更耐用、储电量更多、性能更好呢？于是这种新材料就成了科学家的宠儿~是什么，今天的时代最强音就让你了解一下这种新材料吧~
被誉为“21世纪的神奇材料”——石墨烯用做新能源电池
石墨烯结构一直被认为是理论模型，难以单独稳定存在，直到2004年英国曼彻斯特大学的物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫通过简单的“机械剥离法”，利用“胶带”从石墨表面“撕”出了单层的碳材料——石墨烯，证实了它可以单独存在。
这两位科学家也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”，摘得了2010年诺贝尔物理学奖的桂冠。
石墨烯是目前已知的世界上最薄、最强、导热性最好且拥有强大柔韧性的纳米材料：它可以薄到只有一个碳原子的厚度，1毫米厚的石墨薄片能剥离出300万片石墨烯；它的强度比钢还要高100倍；它也有优异的导电性；还具有在可见光下透明但不透气等特殊的性质。
由于身怀诸多“绝技”，“出世”仅10多年的石墨烯已引无数科学家竞折腰，不愧为新材料家族的“高帅富”。它可用来制造透明触摸屏、超灵敏的传感器、电池、发光二极管（LED）等；还可用来制造防弹衣、航空航天材料；并有可能成为硅的替代品，在半导体领域“大显身手”。
目前，在市场上，以特斯拉为代表的电动车已成为爱车人士眼中的“香饽饽”，但电池是高性能电动汽车最为昂贵的部分。而且，智能手机、相机、游戏机等也都需要大量的锂电池。
由于石墨烯极高的比表面积（指单位质量物料所具有的总面积），因此化学反应速度和材料利用率更高，而且，石墨烯极佳的导电和导热性能也有利于锂离子的扩散传输，使锂离子可以在石墨烯表面和电极之间快速大量地穿梭运动，借此特性研制出的石墨烯锂电池，能将几小时的充电时间缩短为几分钟。
据西班牙《世界报》2014年报道，西班牙Graphenano公司同科尔瓦多大学合作研究出首例石墨烯聚合材料电池，其储电量是目前市场最好产品的3倍。用此电池提供电力的电动车最多能行驶1000千米，而其充电时间不到8分钟。而且，这种电池的使用寿命是传统氢化电池的4倍、锂电池的2倍。另外，因石墨烯天生轻盈，此电池的重量仅为传统电池的一半，使装载该电池的汽车更加轻量化，进而提高了汽车的燃油效率。
石墨烯超级电容器电池
虽然这款电池优点多多，但并不“傲娇”，Graphenano公司相关负责人称，此电池的成本将比传统锂电池低77%，完全在消费者承受范围之内。
另外韩国财经杂志《Business
Korea》网络版刊文称，三星研究团队开发了一项技术，通过在硅表面覆盖石墨烯制作出了一种新的“硅阴极材料”，制作出的新型电池能提供1.8倍于现今锂电池的能量密度，而且200次充放电之后，还能维持1.5倍的能量密度，同时保持了其尺寸、体积和安全性。这款电池不仅可用于智能手机和平板电脑，还能使电动汽车一次充电行驶更远的距离。有鉴于此，很多人认为，石墨烯会是拯救锂电池的“法宝”。但石墨烯电池的研发成本较高，目前很难普及。如果在不久的将来，这类新产品能实现量产，那么，电池的发展将翻开新的篇章。
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「 等待新的科技故事 」
虽然只是薄薄一片，但石墨烯却有这六大神奇用途
石墨烯是目前在科技界最为流行的一种高性能材料，单层原子的厚度和各种优良性能，使它在各行各业都具有极高的应用潜力。从改进海水淡化过滤设备到快速充电电池，再到发明下一代 LED 的灯泡、改进太阳能电池。但
石墨烯是目前在科技界最为流行的一种高性能材料，单层原子的厚度和各种优良性能，使它在各行各业都具有极高的应用潜力。从改进海水淡化过滤设备到快速充电电池，再到发明下一代 LED 的灯泡、改进太阳能电池。但是我们相信石墨烯的潜力远不止这些，下面带大家盘点下石墨烯目前已经改变的六种技术。净化海水
在全球范围内，将海水变成普通饮用水的研究始终都不曾停止。洛克希德·马丁公司发现使用石墨烯做为过滤器能减少过滤海水的能源消耗，这种薄膜的厚度是同类产品的五百分之一，但是强度却达到了同类产品的 1000 倍。他们将这个过滤器称为「Perforene」，这个过滤器原本的设计目的是为了清理漏油，但是研究人员最近发现这个过滤器也可以用在海水净化上。因为过滤器中的滤膜很薄孔很小，只有水分子能通过，而相对比较大的盐离子就无法通过了，而这个过程的能源消耗比普通的海水净化过程要少 20%，更加适合用电净水的地区。当然洛克希德·马丁公司还面临着生产上的挑战，如何在工业上处理这个极薄的滤膜还是个难题。超快速充电
现在人们使用的各种充电电池，每次用完之后都要花很久的时间来充电。不久前，澳大利亚斯威本大学的研究人员利用石墨烯电容器发明了一种电池，新电池由 3D 打印制作的石墨烯片组成，多层石墨烯在一起组成了这种大容量电池。该电池循环使用的时候不会有明显的性能损失，更重要的是，这种电池可以在几秒钟之内充满。新电池可以直接替换智能手机、平板、电动汽车里面的锂电池。石墨烯的出现给电池一个新的方向，对比传统电池，其使用寿命和对环境的的污染方面也完全击败了传统电池。由于石墨烯的制备工艺比较复杂，研究者用 3D 打印制作的石墨烯价格要低一些，降低了电池的成本，使之具有更高的应用前景。雨中太阳能发电
云南师范大学和中国海洋大学的研究人员用石墨烯开发了一种新型太阳能电池板，可以实现在雨中发电。为了产生电压，研究人员在太阳能电池表面覆盖了原子厚度的石墨烯，由于雨水并不是纯净的「水」，其中含有各种盐类，石墨烯中的电子在与雨水接触的时候，会吸引雨水中的离子，从而产生电压。这样就可以让太阳能电池板在雨中发电了。虽然现在这个太阳能电池的光电转化效率只有 6.5%，和目前太阳能电池的 22% 光电转化效率有一定差距。但是经过改进后，会适用更多的环境。超高效率的灯泡
曼彻斯特大学称自己是石墨烯的故乡，因为在 2004 年，研究人员第一次在曼彻斯特大学发现了石墨烯。而在 2015 年，这个大学的一个研究石墨烯的团队发明了一种使用石墨烯覆盖可调光的 LED 灯泡，这个灯泡在 LED 表面涂上了一层石墨烯，增加了灯泡的导电能力，同时使灯泡的能耗和寿命都有延长。这个灯泡比目前的 LED 灯泡能源消耗要低 10% 以上。这个更耐用，更省电的 LED 灯泡不久之后就在英国开始售卖了。这是石墨烯商品中，早期成功商业化的产品之一。世界上最轻的材料
科学家一直致力于开发出更轻的材料。在 2011 年以前，最轻材料的记录一直是每立方厘米 0.9 毫克，在同年，这个记录从 0.9 改成了 0.18。而在在 2013 年，中国的研究团队设计了海绵状的石墨烯气凝胶，以 0.16 的成绩摘得了世界最轻材料的桂冠。他们使用干冰和氧化石墨烯做出了石墨烯气凝胶，做出的气凝胶密度极低，每立方厘米只有 0.16 毫克。这种用碳做成的海绵，非常的柔软同时还具有极好的吸附能力。该研究团队说，这个海绵可以吸收自身重量 900 倍的物质，在将来很可能用这种海绵来清理油污。更重要的是，由于这个石墨烯气凝胶不同于其他的气凝胶，具有一定的弹性。这样，无论是油还是海绵都可以回收利用。这就成为了一个可以循环的解决方案。比钢铁强度高 10 倍
纸是一个公认的强度不高的物品。几滴水就让这张纸的强度消失。五年前，悉尼科技大学使用石墨烯开发出来一种石墨烯纸，它的强度是金属的 10 倍以上，重量和密度是钢铁的六分之一，是一种很耐用的纳米纸。这种纸是由石墨烯压制而成的纸张，但是压制的出来的完全是一张柔性的纸张。用完之后可以 100% 回收，它的导电性、耐用和超薄的特点让它在很多行业中都有非常好的前景。目前该大学的研究人员正在与波音公司合作，研发创新这种材料，由于这种石墨烯纸目前表现出的良好性能，未来很有可能成为碳纤维等其他碳基材料的替代品。（图片来自各大学、组织的官网和宣传册）
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