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                      盘点2017年仪表行业石墨烯科研创新人气成果

                      来源:西安威森电气有限公司 发布时间:2017-01-15

                      时间如梭,光阴流转,眨眼间2017年已然离我们远去。在过去的一年中石墨烯材料始终热度不减,显然会继续红到2018。回首2017年,石墨烯随着我国科技的发展变得愈发火热,各大品牌制造商们也是卯足了劲专注于研。究竟哪些石墨烯科研创新成果在2017年更受到人们的瞩目?为此,小编特意盘点了2017年仪表行业八大人气石墨烯科研创新成果。
                      石墨烯变身医疗传感器:可检测出大脑癌细胞
                      据消息,芝加哥伊利诺伊大学(UIC)的一个科学家团队将石墨烯制成一种传感器,可以区分出正常的星形胶质脑细胞和星型胶质细胞瘤细胞。石墨烯作为一种原子厚度的碳晶格,当与单个细胞接触时,可以检测出它们的某些属性。
                      石墨烯碳原子的外围电子形成共轭大π键,电荷可以在表面自由移动。当这种材料与细胞接触时,细胞性状的不同,与其相邻的石墨烯表面的电荷分布也表现出不同的特点。癌细胞的代谢活性高,所以其表面聚集的电子多,这些电子可能会取代石墨烯表面的电子,在正常的细胞中,则观察不到这种现象。石墨烯上电荷分布的变化改变了其碳原子振动的能量,而这种改变用拉曼光谱可以检测出来,根据检测结果可以判断细胞是否属于癌细胞。
                      国际联盟研发出高精度石墨烯红外探测器
                      日前, 由23个国家150多个研究团队组成的国际联盟 Graphene Flagship 运用纳米材料石墨烯研发出一款高精度的新型红外探测器。据团队介绍,这种新型探测仪可检测出纳瓦级的热辐射变化——相当于手轻轻摆动时释放出的能量的千分之一。石墨烯的优点是在高性能红外成像和光谱学中的开放性可能性。来自剑桥大学(英国),恩伯顿有限公司(英国),光子科学学院(ICFO;西班牙),诺基亚和约阿尼纳大学(希腊)工作的Graphene Flagship的研究人员开发了一种基于石墨烯的,通过红外辐射检测,对于温度的微小变化的测量,具有极高精确性的热释电热辐射测量仪。
                      在《自然·通讯》上发表的工作证明了基于石墨烯的非冷却热检测器的最高报告的温度敏感性,能够将温度变化分解为几十μK。仅需要几纳米的IR辐射功率来在隔离器件中产生这样小的温度变化,比通过紧密靠近的人手递送到检测器的IR功率小大约1000倍。
                      石墨烯红外探测器,可检测出极微小的热辐射变化
                      检测器的高灵敏度对于超过热成像的光谱应用是非常有用的。使用高性能的基于石墨烯的IR检测器,可以提供较少的入射辐射的强信号,可以隔离IR光谱的不同部分。这在安全应用中是至关重要的,其中不同的材料(例如爆炸物)可以通过它们的特征IR吸收或透射光谱来区分。
                      恩伯顿首席工程师和研究的联合负责人Alan Colli博士说:“使用更高灵敏度的检测器,可以限制大的热带,并且仍然使用在非常窄的光谱范围内的光子形成图像,并且做多光谱红外成像对于安全检查,有特定的签名,材料在窄带中发射或吸收,因此,需要一个在窄带中训练的检测器,这在寻找爆炸物,有害物质或任何分类。”
                      中科院苏州纳米所研发出高灵敏度石墨烯太赫兹探测器
                      近日,中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所等科研单位成功得出这一研究成果。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所、中国科学院纳米器件与应用重点实验室秦华团队与中国电子科技集团有限公司第十三研究所专用集成电路国家级重点实验室合作,成功获得了高灵敏度石墨烯(Graphene)太赫兹探测器,灵敏度达到同类石墨烯探测器的最好水平,该结果近期发表在碳材料杂志Carbon(116, 760-765 (2017))上。
                      G-FET太赫兹探测器的研制工作得到了国家自然科学基金项目(No. 61271157, 61401456, 61306006)、中科院苏州纳米所纳米加工平台、测试分析平台和南京大学超导电子学研究所的大力支持。
                      浙江大学研究团队成功研发高导热超柔性石墨烯组装膜
                      近日,浙江大学高分子系高超团队研发出一种高导热超柔性石墨烯组装膜,这一最新成果解决了宏观材料高导热和高柔性不能兼顾的世界性难题,有望在高效热管理、新一代柔性电子器件及航空航天等领域获得重要应用。文章发表在《先进材料》上。
                      据悉,高超团队创造性地提出了“大片微褶皱”思路:大片石墨烯缺陷少,可实现高导热率;微褶皱使材料在拉伸弯折时有足够的应变空间,可确保高柔性。研究者还使用了无碎片的超大片氧化石墨烯作为原料,以降低边缘声子逸散。同时,采用高温热处理,去除石墨烯表面的官能团并修复石墨烯内部孔洞,得到少缺陷的石墨烯结构。这些结构变化通过拉曼、XRD及透射电镜检测进行了确证。所得石墨烯膜的热导率平均值为1900 W/mK,最高值达到2053 W/mK。
                      深圳先进院研发出新型低成本双碳钾离子电池技术
                      近日,中国科学院深圳先进技术研究院集成所功能薄膜材料研究中心研究员唐永炳及其研究团队成功研发出了一种新型高性能、低成本双碳钾离子电池,相关研究成果A Dual-Carbon Battery Based on Potassium-Ion Electrolyte(《基于钾离子电解液的双碳电池(K-DCB)》)已在线发表于能源材料期刊Advanced Energy Materials上。
                      研究表明,该新型廉价双碳钾离子电池的放电中值电压高达4.5V,单个纽扣电池就能同时点亮两颗LED灯,并且电池充放电循环100圈后,容量几乎没有衰减,使得其可以满足高电压器件的要求。相对于现有传统锂离子电池技术,该新型电池将大幅降低生产成本,还具有环保友好、安全性高、能量密度相对较高等优点,因此在大规模可再生清洁能源储存、通讯备用电源等领域具有广泛的应用前景。
                      中科院专家成功研制石墨烯“防腐外衣”
                      从中国科学院获悉,该院宁波材料技术与工程研究所王立平研究员和薛群基院士团队成功研制出拥有自主知识产权的新型石墨烯改性重防腐涂料——这层石墨烯“防腐外衣”,有望让钢铁材料“抵御”来自热带海洋环境下高盐、高湿及高温的侵袭。
                      王立平告诉笔者,我国拥有高达2000亿元的防腐涂料市场,其中重防腐涂料需求年均增速超过20%,不过由于没有形成自主知识产权技术,缺乏相应技术标准,以前70%的重防腐涂料市场被外资品牌垄断。如今国产石墨烯“防腐外衣”的成功研制,也有望改变我国重防腐涂料被国外产品垄断的市场格局。
                      北京大学研究人员实现米级单晶石墨烯的制备
                      最近,在量子调控与量子信息重点专项项目的支持下,北京大学刘开辉研究员、俞大鹏院士、王恩哥院士及其合作者,继2016年首次实现石墨烯单晶的超快生长之后,在米级单晶石墨烯的生长方面再次取得重要进展。研究团队将工业多晶铜箔转化成了单晶铜箔,得到了世界上目前最大尺寸的单晶Cu(111)箔,利用外延生长技术和超快生长技术成功在20分钟内制备出世界最大尺寸(5×50 cm2)的外延单晶石墨烯材料。该研究结果为快速生长米级单晶石墨烯提供了必要的科学依据,为石墨烯单晶量子科技的产业化应用奠定基础。
                      该研究成果于2017年8月在《科学通报》(Science Bulletin)发表,并被选为封面文章。中国科学院沈阳金属研究所成会明院士同期在Science Bulletin发表重点推荐评论文章。
                      2017年各个方向不断出现令人惊喜的研究成果,让人们对石墨烯的未来充满期待。但总体来讲,石墨烯技术成熟度还比较低。对于石墨烯的发展,其制约因素或者说难点,主要在材料制备技术、全新设计理念和二维操控技术等方面。不过科学家们也比较乐观,近两年石墨烯的可控低成本制备技术已取得了突破性进展,有望在不久的将来形成石墨烯产业。

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