揭秘石墨烯黑技術(shù)

揭秘石墨烯黑技術(shù)

10月25日揭牌的北京石墨烯研究所是北京市科委推動(dòng)的國(guó)家科技創(chuàng)新中心首批新研發(fā)機(jī)構(gòu)。未來將重點(diǎn)關(guān)注石墨烯行業(yè)的核心技術(shù)研發(fā)和相關(guān)服務(wù)，北京石墨研究院將為我們帶來哪些新的石墨烯技術(shù)和新產(chǎn)品，以及如何探索殺手锏，特別是大規(guī)模制備技術(shù)的應(yīng)用北京石墨研究所所長(zhǎng)劉中凡院士向記者介紹了我們不知道的石墨烯黑技術(shù)。

北京石墨烯研究所發(fā)明了卷對(duì)卷連續(xù)動(dòng)態(tài)石墨烯薄膜生長(zhǎng)方法，成功研制了大型化學(xué)氣相沉積（CVD）生長(zhǎng)設(shè)備，據(jù)報(bào)道，目前研究所的薄膜制備技術(shù)每年可生產(chǎn)2萬平方米的石墨烯薄膜。此外，研究所還率先在世界范圍內(nèi)開發(fā)了4英寸單晶石墨烯晶圓的批量生產(chǎn)設(shè)備，研究團(tuán)隊(duì)采用超凈石墨烯制備技術(shù)，使石墨烯薄膜的表面清潔度達(dá)到90%以上，并賦予其高導(dǎo)電性、低接觸彈性。色調(diào)和透明度高，代表了目前石墨烯薄膜制備的最高水平。

所謂超級(jí)石墨烯玻璃是在傳統(tǒng)玻璃上直接生長(zhǎng)石墨烯薄膜，賦予普通玻璃導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性、自清潔性和生物相容性等特性，劉中凡的團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新了一系列的CVD生長(zhǎng)方法，實(shí)現(xiàn)了石墨烯在任意形狀的玻璃上的直接生長(zhǎng)。并成功研制了一套大型的超石墨烯玻璃制備設(shè)備，年生產(chǎn)能力5000平方米。

這種新型石墨烯玻璃產(chǎn)生了一系列新的應(yīng)用，包括智能窗、觸摸屏、智能投影墻、玻璃電熱板、防霧鏡、高效細(xì)胞培養(yǎng)皿和光學(xué)傳感器，為傳統(tǒng)玻璃產(chǎn)業(yè)的升級(jí)開辟了新的道路。

基于CVD生長(zhǎng)技術(shù)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了石英光纖表面石墨烯層的可控生長(zhǎng)。研制的光纖具有優(yōu)良的防腐性能，機(jī)械強(qiáng)度和特殊的光電特性有顯著的提高。

據(jù)報(bào)道，新型烯烴光纖電光調(diào)制器的開關(guān)電壓僅為3伏，遠(yuǎn)低于商用無機(jī)晶體電光調(diào)制器，可用于制作光纖探測(cè)器、光纖傳感器、鎖模超高速激光器等。在。它有望成為光纖領(lǐng)域的革命性新技術(shù)。

尤其是烯烴碳防腐光纖在今后的油井中有著重要的應(yīng)用，一般油井傳感主要依靠不銹鋼軟管密封結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)光纜的耐腐蝕性。然而，由于光纜受力大，油井腐蝕性強(qiáng)，溫度高，傳統(tǒng)光纜不能滿足目前的需要，石墨烯的隔離能力大大提高了油井傳感光纜的耐久性。

研究所發(fā)起的石墨烯緩沖層技術(shù)大大提高了GaN等薄膜材料的外延生長(zhǎng)質(zhì)量，提高了LED的輸出功率35%，降低了開路電壓，穩(wěn)定了高注入電流下的發(fā)光波長(zhǎng)。

鑒于石墨烯具有良好的導(dǎo)熱性，引入石墨烯有望提高LED器件的散熱性能和使用壽命，成為新一代半導(dǎo)體照明的核心技術(shù)。

與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，石墨烯玻璃纖維的力學(xué)和熱性能有了顯著的提高，有助于改善導(dǎo)彈和各種飛行器的飛行特性，從而提高制導(dǎo)精度。

在民用運(yùn)輸領(lǐng)域，這種新型玻璃纖維具有廣闊的應(yīng)用前景。其獨(dú)特的力學(xué)、熱學(xué)和電學(xué)性能將提高民用交通的智能化和低能耗，因此石墨烯玻璃纖維已成為石墨烯在軍民融合領(lǐng)域的應(yīng)用實(shí)例。

石墨烯輪胎具有很高的耐磨性。添加少量石墨烯粉可以替代普通輪胎生產(chǎn)中使用的炭黑，延長(zhǎng)輪胎的使用壽命，同時(shí)石墨烯導(dǎo)電輪胎可以在不同接地條件下連續(xù)可靠地獲得車體的靜電，提高輪胎的抗?jié)窕?。a、在一定程度上降低滾動(dòng)阻力，有效降低油耗和二氧化碳排放。

據(jù)劉中凡介紹，北京石墨研究所計(jì)劃在10年內(nèi)投資20億元。目前已成立數(shù)百個(gè)研發(fā)管理團(tuán)隊(duì)，5個(gè)研發(fā)部門，第一批公共儀器平臺(tái)設(shè)備已到位，未來將致力于打造石墨烯產(chǎn)業(yè)的基石和核心競(jìng)爭(zhēng)力。我相信在不久的將來，會(huì)出現(xiàn)更多的石墨烯黑技術(shù)。

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