“超級(jí)材料”這個(gè)詞近來被大量的使用——陶瓷超級(jí)材料,氣凝膠超級(jí)材料,彈性體超級(jí)材料。但是有一種超級(jí)材料把它們都淹沒了,它讓它的發(fā)現(xiàn)者獲得了諾貝爾獎(jiǎng),并為科學(xué)的炒作和興奮定義了上限。它有可能使處理、電力儲(chǔ)存、甚至太空探索發(fā)生革命性的變化,這就是石墨烯材料。那么石墨烯的市場應(yīng)用主要有哪些方面的呢?
石墨烯是由單層碳原子排列成六邊形晶格的一種異形體(形式)。它是碳的許多其他異形體的基本結(jié)構(gòu)元素,如石墨、鉆石、碳、碳納米管和富勒烯。石墨烯有許多不同尋常的性質(zhì),它能有效地傳導(dǎo)熱量和電,它的導(dǎo)電性也非常高,而且?guī)缀跏峭该鞯?。它不僅具有令人難以置信的物理特性,還被廣泛引用為每一重量基礎(chǔ)上創(chuàng)造的最堅(jiān)固的材料。例如,石墨烯在原子小的情況下,可以使處理器中的晶體管更加緊密地封裝,并允許許多電子行業(yè)向前邁進(jìn)一大步。
據(jù)了解,碳聯(lián)科技將石墨烯的科研成果轉(zhuǎn)化為民用消費(fèi)品的企業(yè)單位,致力用溫暖傳遞健康,讓石墨烯智能產(chǎn)品走進(jìn)千家萬戶,普利惠民。除此之外,碳聯(lián)科技還榮獲了國內(nèi)外眾多獎(jiǎng)項(xiàng)及創(chuàng)新技術(shù)專利,打開了極寒地區(qū)智能御寒設(shè)備的廣闊市場,為中國石墨烯創(chuàng)新技術(shù)在全球石墨烯科研行業(yè)中添加了濃墨重彩的一筆。
一 、基礎(chǔ)研究方面的應(yīng)用
石墨烯對物理學(xué)基礎(chǔ)研究有著特殊意義,它使得一些此前只能在理論上進(jìn)行論證的量子效應(yīng)可以通過實(shí)驗(yàn)經(jīng)行驗(yàn)證。在二維的石墨烯中,電子的質(zhì)量仿佛是不存在的,這種性質(zhì)使石墨烯成為了一種罕見的可用于研究相對論量子力學(xué)的凝聚態(tài)物質(zhì)——因?yàn)闊o質(zhì)量的粒子必須以光速運(yùn)動(dòng),從而必須用相對論量子力學(xué)來描述,這為理論物理學(xué)家們提供了一個(gè)嶄新的研究方向:一些原來需要在巨型粒子加速器中進(jìn)行的試驗(yàn),可以在小型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用石墨烯進(jìn)行。
二 、供暖系統(tǒng)方面的應(yīng)用
石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能,在石墨烯電熱膜兩端電極通電的情況下,電熱膜中的原子在電阻中產(chǎn)生聲子、離子和電子,由產(chǎn)生的碳原子團(tuán)在做不規(guī)則運(yùn)動(dòng)過程中進(jìn)行相互摩擦、碰撞(也稱為布朗運(yùn)動(dòng))而產(chǎn)生熱能,熱能又通過控制波長在6-16微米的遠(yuǎn)紅外以平面方式均勻地輻射出來,遠(yuǎn)紅外直接作用與人體。相對傳統(tǒng)的取暖方式,石墨烯電熱膜體感更溫暖舒適,健康環(huán)保,智能便捷,具有一定的保健作用。目前,碳聯(lián)科技旗下品牌的石墨烯智能取暖系列產(chǎn)品(地暖、暖畫、暖氣片等)已經(jīng)投入實(shí)際應(yīng)用。
三 、傳感器方面的應(yīng)用
石墨烯可以做成化學(xué)傳感器,這個(gè)過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的,根據(jù)部分學(xué)者的研究可知,石墨烯化學(xué)探測器的靈敏度可以與單分子檢測的極限相比擬。石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使它對周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料,石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。
四、 新能源電池方面的應(yīng)用
新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領(lǐng)域。美國麻省理工學(xué)院已成功研制出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板,可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本,這種電池有可能在夜視鏡、相機(jī)等小型數(shù)碼設(shè)備中應(yīng)用。另外,石墨烯超級(jí)電池的成功研發(fā),也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時(shí)間長的問題,極大加速了新能源電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業(yè)的應(yīng)用鋪就了道路。
五、防腐涂料領(lǐng)域的應(yīng)用
目前國內(nèi)防腐涂料消費(fèi)量近180萬噸,占世界防腐涂料總消費(fèi)量的40%以上。我國防腐涂料需求主要集中在船舶、石油化工、橋梁、集裝箱等領(lǐng)域。涂料中添加石墨烯后,石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導(dǎo)電網(wǎng)格,有效提高鋅粉的利用率,同時(shí),石墨烯涂層能在金屬表而與活性介質(zhì)之間形成物理阻隔層,對基底材料起到良好的防護(hù)作用。近些年來,石油化工、鐵路交通、新能源、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等更是蓬勃發(fā)展,為防腐涂料提供了廣闊的市場空間。
六、醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用
石墨烯具有巨大的醫(yī)療潛力。石墨烯釋放的遠(yuǎn)紅外,作用于人體時(shí)會(huì)引發(fā)細(xì)胞原子與分子的共振,共振效應(yīng)可將遠(yuǎn)紅外線的熱能傳遞到人體皮下的較深部分,作用于血管微循環(huán)系統(tǒng),可加速血液循環(huán),強(qiáng)化各組織間的新陳代謝,調(diào)理身體,促進(jìn)慢性病的康復(fù)。
石墨烯在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展令人驚喜,運(yùn)用非藥物療法治病,一方面減少損傷,一方面節(jié)省費(fèi)用,不僅讓醫(yī)療技術(shù)變得更加成熟,提高醫(yī)療活動(dòng)的效率和質(zhì)量,更可以與傳統(tǒng)醫(yī)療技術(shù)形成互補(bǔ),同時(shí)降低醫(yī)療成本。借助這樣治療方式,才能不斷讓優(yōu)質(zhì)的醫(yī)療資源普惠到更多人群中。
總而言之,從現(xiàn)今石墨烯技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用以及技術(shù)水平來看,對石墨烯的很多發(fā)展已經(jīng)有了決定性的進(jìn)度,我們相信,隨著越來越多成熟石墨烯應(yīng)用的加速落地,石墨烯,將重新定義世界,讓我們一起期待世界的改變。