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行业知识

石墨烯和电缆附件发布时间:2016-07-10  

  一、啥是石墨烯?

   石墨烯(Graphene)又称单层墨,是一种新式的二维纳米资料,是当前发现的硬度最高、耐性最强的纳米资料。因其特别纳米构造和优良的物理化学功能,石墨烯在电子学、光学、磁学、生物医学、催化、储能和传感器等范畴运用远景宽广,被公认为21世纪的"将来资料"和"革命性资料"。石墨烯相关专利开端呈现爆发式增长(2010 年353 件,2012年达1829 件)。整体看来,石墨烯技能开端进入疾速成长期,并迅速向技能成熟期跨越。全球石墨烯技能研制规划竞争日趋激烈,各国的技能优势正在逐步构成。

   石墨烯呈现在实验室中是在2004年,其时,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈˙杰姆和克斯特亚˙诺沃消洛夫发现他们能用一种十分简略的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的双面粘在一种特别的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最终,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这即是石墨烯。这今后,制备石墨烯的新方法层出不穷,通过5年的展开,大家发现,将石墨烯带入工业化出产的范畴已为时不远了。因而,两人在2010年取得诺贝尔物理学奖。
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   二、石墨烯运用范畴?

   中科院近期发布的一份陈述指出,石墨烯的研讨和产业化展开继续升温,从石墨烯专利范畴散布来看,其运用技能研讨规划热门包括:石墨烯用作锂离子电池电极资料、太阳能电池电极资料、薄膜晶体管制备、传感器、半导体器材、复合资料制备、通明显现触摸屏、通明电极等。首要会集在如下四个范畴:

   (一)传感器范畴。石墨烯因其共同的二维构造在传感器中有广泛的运用,具有体积小、表面积大、灵敏度高、呼应时刻快、电子传递快、易于固定蛋白质并保持其活性等特色,能进步传感器的各项功能。首要用于气体、生物小分子、酶和DNA 电化学传感器的制作。新加坡南洋理工大学开宣布了敏感度是一般传感器1000 倍的石墨烯光传感器;美国伦斯勒理工学院研制出功能远超现有商用气体传感器的贱卖石墨烯海绵传感器。

   (二)储能和新式显现范畴。石墨烯具有极好的电导性和透光性,作为通明导电电极资料,在触摸屏、液晶显现、储能电池等方面有很好的运用。石墨烯被认为是触摸屏制作中最有潜力代替氧化铟锡的资料,三星、索尼、辉锐、3M、东丽、东芝等龙头企业均在此范畴作了要点研制规划。美国德州大学奥斯汀分校研讨人员运用KOH对石墨烯进行化学修饰重构构成多孔构造,得到的超级电容的储能密度挨近铅酸电池。密歇根理工大学科学家研制出一种共同蜂巢状构造的三维石墨烯电极,光电变换功率达到7.8%,且价格低廉,有望代替铂在太阳能电池中的运用。东芝公司研制出石墨烯与银纳米线复合通明电极,并完成了大面积化。

   (三)半导体资料范畴。石墨烯被认为是代替硅的抱负资料,很多有实力的企业均展开了石墨烯半导体器材的研制。韩国成均馆大学开宣布了高安稳性n型石墨烯半导体,可以长时刻暴露在空气中运用。美国哥伦比亚大学研制出石墨烯-硅光电混合芯片,在光互连和低功率光子集成电路范畴具有广泛的运用远景。IBM 的研讨人员开宣布了石墨烯场效应晶体管,其截止频率可达100GHz,频率功能远超相同栅极长度的最先进硅晶体管的截止频率(40GHz)。

   (四)生物医学范畴。石墨烯及其衍生物在纳米药物运输系统、生物检查、生物成像、肿瘤治疗等方面的运用宽广。以石墨烯为底层的生物设备或生物传感器可以用于细菌分析、DNA 和蛋白质检查。如美国宾夕法尼亚大学开发的石墨烯纳米孔设备可以疾速完成DNA 测序。石墨烯量子点运用于生物成像中,与荧光体比较具有荧光更安稳、不会呈现光漂白和不易光衰等特色。石墨烯在生物医学范畴的运用研讨虽处于起步期间,但却是产业化远景最为宽广的运用范畴之一。

   三、各国石墨烯战略?

   各国政府纷纷亮出"商业化时刻表"。纵观各国石墨烯技能研制规划,均以产业化为导向,很多研制项目都拟定了严厉的"商业化时刻表",充分考虑商业化远景,合理安排商业化运用时刻进展。2013 年1 月,石墨烯当选欧盟两项"将来和新式技能旗舰项目"之一(另一项为"人类大脑工程"),欧盟委员管帐划在将来十年投入10 亿欧元展开石墨烯运用技能研制与产业化。国际首要国家展开石墨烯相关的研制项目与资助状况如下表所示。

    中超电缆(002471)取得由国家知识产权局颁布的《实用新式专利证书》,专利称号分别为“石墨烯复合高半导电聚乙烯屏蔽电力电缆”和“带石墨烯涂层的架空导线”。

  其间,专利一供给的石墨烯复合高半导电聚乙烯屏蔽电力电缆可以下降电缆半导电屏蔽体积电阻率,进步均化电场并完成导体屏蔽与绝缘及绝缘与绝缘屏蔽层的光滑无空隙触摸的效果,从而大大进步电缆的运转安全。专利二供给的带石墨烯的防腐涂层的架空导线防腐功能优良、运用寿命长。

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