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石墨烯的应用:重量级的科学技术将长度改变全球科技和政治版图,对煤炭石油传统能源的重磅打击,将彻底颠覆世界改变中国

2015/11/13 11:48:07 浏览:1269 来源:网络综合 我要评论 字号:T / T


石墨烯的应用:重量级的科学技术将长度改变全球科技和政治版图,对煤炭石油传统能源的重磅打击,将彻底颠覆世界改变中国


石墨烯摧毁石油国家不可避免(转载)

新材料是一种可怕的东西,常常改变人类既有的消费习惯和生活方式。如今,一种石墨烯聚合材料用于汽车电池,已经接近于实用阶段,西班牙、韩国多地科技企业 的实验已经有了很大突破,中国在这方面也有了不错的进展。根据现在实验基础上的测算,石墨烯汽车电池将只需充电几分钟,就可以让汽车续航能力达到1000 公里。1000公里是什么概念?一般小轿车加满油也只能跑500公里左右。

石墨烯材料走向实用又是怎么捣古出来的?石墨烯的研究比较 早,科学家早就发现了这种材料的特殊性质。但要找到制造这种材料的制造方法曾是世界大难题。这要感谢英国两名“创世纪”的科学天才了。2004年,英国曼 彻斯特大学的两位科学家安德烈•杰姆(也译为“海姆”)和克斯特亚•诺沃消洛夫(又译为康斯坦丁•诺沃舍洛夫)找到了一种非常简单的方法获取石墨薄片。这 下子轰动整个世界。他们还单层和双层石墨烯体系中分别发现了整数量子霍尔效应及常温条件下的量子霍尔效应,这又给石墨烯的应用提供了许多新的途径。 2010年度诺贝尔物理学奖当之无愧地授予给他们。

石墨烯可以做汽车电池,也可以做手机电池和其他电池。此外,其他可能的应用也吓死 人。它可以用于制造新一代电脑芯片,可以变成汽车、飞机和卫星的那种要求薄、轻、拉伸性好和超强韧的面体及连接性材料,可以制作成能够弯曲的电脑、手机屏 幕,可以制作成柔性光伏电池板,可以变成航天用的具有特殊性能的石墨烯传感器,等等。

电动汽车、手机充电与续航问题,社会需求量大, 市场效益比较明显,这必然加大相关企业研发力度。现在要做的工作,主要是安全、提纯、产品结构、稳定性、耐久性、适应性、封装和量产等方面的难题。石墨烯 是一种新东西,电池设计第一步是如何与现有产品匹配,然后又要考虑如何利用新材料的特性,进一步改进产品的整体性能。因为可以快速充电,过去曾为电动汽车 准备专设的充电桩估计也不需要了。不过,真正的市场化也许还要若干年,但从各方面的消息来看,应当已经很快了。

石墨烯汽车电池,显然 要彻底改变地球能源生态。石油最大的作用是可以用于汽车燃油和化工业。如果汽车普通可以使用电动发动机,可以瞬间充电,又能节能环保,还可能与太阳能发电 业配套发展,那么,世界石油需求将大幅下降,使石油失去战略物资的地位。那样的话,石油产油国的日子当然不好过了。如此,中东的所谓战略地位,便不那么重 要了。沙特、伊朗、伊拉克、科威特、俄罗斯、委内瑞拉等比较倚重石油出口的国家,要么就是国家经济转型,要么就等着沦为贫困国家。

重大科学技术常常能够改变世界政经版图。曼彻斯特大学的两位科学家当初也料到石墨烯对世界的改变有如此之大。安德烈•杰姆父母是德国人,出生于俄罗斯索契, 国籍为荷兰。这位1958年生人曾在2000年获得有“搞笑诺贝尔奖”。克斯特亚•诺沃消洛夫更年轻些,1974年生,正宗俄罗斯人,拥有俄国和英国双重 国籍。他是在荷兰奈梅亨大学读博士期间与安德烈•杰姆合作一举在物理学界脱颖而出。不过,虽然两位科学家都从俄罗斯走出来,他们对俄也有很浓的感情,非常 乐意帮助俄罗斯发展石墨烯工业,但俄现在的石墨烯产业发展并不突出。




石墨烯在室温和普通光照下可产生电流


更新:2011-10-12 09:38:25 来源:科技日报


石墨烯再 次给人们带来惊喜。美国麻省理工学院及哈佛大学的研究人员发现,石墨烯可以对光产生不同寻常的反应,在室温和普通光照射下,就可以发生热载流子效应,产生 电流。这一发现不仅为石墨烯再添新奇属性,更有希望使其在太阳能电池、夜视系统、天文望远镜及半导体传感器等应用领域发挥作用。该研究发表在近期出版的 《科学》杂志上。

研究人员在实验室制造了复杂的石墨烯纳米P-N结,利用850纳米的激光照射石墨烯P-N结介面,并测量激光照射点产生的光电流。结果发现,随着激光强度的增加,特别是在低温的条件下,可取得最大为5 毫安/瓦(mA/W)的光电流,这一数值比以前的石墨光电器件高6倍。

热载流子效应并不新奇,但通常情况下,需要在接近绝对零度或在极强的激光照射下才会发生,但石墨烯却表现出在室温和普通光下就可以产生热载流子效应的性能,这让人们对石墨烯未来的应用产生了巨大的想像空间。

此前曾发现过石墨烯在 光照下产生电流的现象,但研究人员错误地认为是光伏效应。而麻省理工学院的研究人员发现,当光照在石墨烯上时,可以产生两个具有不同电气特性的区域,进而 出现温差,产生电流。石墨烯在激光照射加热不一致时,携带电流的电子被加热,而晶格中的碳原子核保持低温。正是由于石墨烯内部的温差,产生了电流。这种不 同寻常的机制就称为热载流子效应。(所谓热载流子就是具有高能量的载流子,即其动能高于平均热运动能量。当载流子从外界获得了很大能量时,便可成为热载流 子。由于热载流子所造成的一些影响,就称为热载流子效应。)

研究人员认为,石墨烯之所以会产生上述现象,是由于大多数材料的过热电子可将能量传递到周围晶格,而石墨烯则需要很高的能量才能振动其晶格的碳原子核,因此只有很少的电子能将热能转移到晶格。

研究人员表示,该研究成果是光电及能量采集方面十分重要的进展。由于这种现象十分新颖,还需要进一步深入的研究,才能清楚地了解其重要意义。但可以肯定的是,这种特性将会有非常广泛的应用前景。

首先,它有可能在利用太阳能方面产生重大的突破。典型的光伏材料仅对特定频率或颜色的光发生反应,而石墨烯对光发生反应的范围非常宽。研究结果还表明,石墨烯能十分有效地收集太阳能。因此太阳能电池的最大突破有可能会来自于石墨烯。

其次,由于石墨烯以不同的方式产生电流,因此可以利用石墨烯来制造超高速光子探测器。石墨烯对红外光的反应更有其独到之处,有望成为夜视系统及高级天文望远镜的重要组成部分。

此外,石墨烯也可应用于检测重要的生物分子。毒素、病菌或食品污染物等物质在光照射下,会发出红外光。此前所使用的半导体传感器,通常包含一些十分昂贵的稀有元素,而利用石墨烯生产传感器,成本将会大大降低。

石墨烯的发现很晚,有关它的特性人们还不完全清楚,石墨烯还能带给人们什么样的惊喜和奇迹,能否掀起一场石墨烯革命,还要拭目以待。

如果石墨烯超 级电容或石墨烯锂电池取代了汽油,石墨烯太阳能电池和石墨烯风电叶片取代了传统电厂,那么对煤炭和石油等传统能源的冲击是极大的,因为石油的可用年限为 40年,煤炭可用时间长一些,这样中石油中石化40年后将不复存在了,不可持续发展的公司还有什么前途呢?还有石墨烯可以做集成电路和芯片,这对铜和硅资 源股来说也是十分不利的消息。

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