大尺寸石墨烯的研究进展黄涛、张明杰、何朋、丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司一、引言作为最具代表性、最重要的二维材料,石墨烯已被广泛应用于锂电、散热、纤维、涂料等领域,不同石墨烯材料的应用领域不尽相同。横向尺寸是石墨烯的重要指标,其重要性仅次于石墨烯的厚度/层数指标。按横向尺寸分类,石墨烯可分为:大尺寸/超大尺寸石墨烯、一般尺寸石墨烯、小尺寸石墨烯、石墨烯量子点等。高品质大尺寸石墨烯具有超高电子迁移率(200,000 cm2/V·s)、超高热导率(5300W/mK)以及超高强度等独特的优势。[1] 以氧化石墨烯(GO,和石墨烯相比含有30%的氧)为例(如图1所示),对比小尺寸氧化石墨烯(small GO)与大尺寸氧化石墨烯(large GO)的各类性能可发现,[2]大尺寸GO还原后的热导率、电导率以及力学性能等方面都远高于小尺寸石墨烯,因此制备大尺寸或超大尺寸石墨烯使得最终产品性能不断提升成为可能。我们定义石墨烯横向尺寸大于50 μm甚至大于100 μm的石墨烯材料为大尺寸石墨烯或超大尺寸石墨烯。[3] 大尺寸石墨烯虽在导电、导热等方面具有明显优势,且更易于形成石墨烯液晶、石墨烯纤维、石墨烯凝胶、石墨烯泡沫等,但却增加了在制备、分散和复合等方面的难度。本文着重阐述了大尺寸石墨烯目前的制备进展和应...
发布时间: 2020 - 04 - 01
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小尺寸石墨烯的研究进展周久顺、梁猛、张明杰、丁古巧上海烯望材料科技有限公司一、引言作为一种新型的二维碳材料,石墨烯由于在导电、导热、力学等方面表现出的优异性能,使其获得了广泛关注和系统的研究。目前,石墨烯已在塑料、纤维、导电、散热等领域展现了巨大的性能优势和应用前景。在具体应用场景中,不同横向尺寸的石墨烯,即使在缺陷和层数方面相似,但性能表达却有所差异。随着石墨烯尺寸的增大,石墨烯的分散、复合以及界面结合难度增加,但在同等添加量前提下,最终产品的导电、导热以及力学等性能随着尺寸增大而提高。超大尺寸石墨烯,通常大于10 μm,甚至大于100 μm,更适合于制备石墨烯散热膜、组装高强度石墨烯纤维、石墨烯屏蔽膜、石墨烯海绵等产品[1]。但大尺寸、超大尺寸石墨烯的制备需要独特的工艺,现有常规批量制备石墨烯的技术有氧化还原法和物理剥离法。氧化还原法选择经济的天然鳞片石墨为原料,尺寸通常在几百目,所制备的氧化石墨烯和还原石墨烯横向尺寸分布一般在几百纳米到几十个微米的范围之内,中间值在几个微米(单层率>90%以上的情况);物理剥离法制备石墨烯一般会选择具有成本优势的膨胀石墨作为原料,经过高强度的机械剪切、破碎和剥离处理后,所制备的石墨烯尺寸通常在几百纳米到几个微米。但某些石墨烯应用,例如添加石墨烯的润滑油、石墨烯改性纤维、石墨烯改性塑料、石墨烯油墨、石墨烯生物医药应用等则需要更小尺寸的石墨烯,最...
发布时间: 2020 - 03 - 23
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石墨烯可穿戴传感器研究进展黄涛、何朋、丁古巧石墨烯材料与应用联合实验室中国科学院上海微系统与信息技术研究所上海烯望材料科技有限公司前言2016年初,可穿戴设备在一轮行业炒作中达到了顶峰,围绕着几种产品类型(智能手表、新型可穿戴医疗器械以及早期的虚拟现实应用等)打造了一个数十亿美元的新产业。根据中国科学院文献情报中心和投中研究院最新公布的《2018可穿戴传感器产业技术报告》显示,自2016年以来,全球可穿戴设备出货量与营收规模约以13%的年增长率保持平稳增长,到2020年,其营收规模将会接近450亿美元/年。图1.全球可穿戴设备出货量(来源:电子发烧友网)随着众多可穿戴产品技术不断升级,该市场逐渐被附加值最大的可穿戴产品占据,目前最具价值的应用领域主要为:虚拟/增强/混合现实(VR/AR/MR)设备,依赖于摄像头、惯性测量单元、深度传感、力/压力传感器等一系列传感器,使用户能够与应用内容和环境进行交互;可穿戴医疗器械,直接监测人体健康信息并与之交互。这两种产品将会在人们未来生活中成为不可或缺的一部分,正如现如今的智能手机一样。而无论是虚拟增强还是可穿戴医疗器械,都离不开最基本的核心器件-传感器。不同的传感器为设备提供大量丰富的数据,将其所需要的信息指标显示出来。可以说,可穿戴设备市场增长的关键之一就是传感器市场。不同的可穿戴产品面向的用户不同,使用目的不同,内置的传感器也不尽相同。根...
发布时间: 2020 - 03 - 16
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石墨烯复合聚氨酯泡沫应用研究进展李久荣 周建 丁古巧上海烯望材料科技有限公司1. 前言介绍聚氨酯产品分为硬泡、软泡、涂料、弹性体、粘合剂和密封剂,广泛应用于建筑、室内、包装、电子、电器、家具、汽车和鞋类等领域。由于中国、印度和印度尼西亚等亚太新兴经济体的城市人口不断增长,汽车、建筑和电子行业对轻型、耐用聚氨酯产品的需求不断增长,预计在未来一段时间内将推动聚氨酯整体市场的增长。图1是美国网站对全球聚氨酯的发展及趋势预测:2018年全球聚氨酯市场规模约为655亿美元,从2014年到2025年,聚氨酯的产量逐年增加,在预测期间的复合年增长率为7.0%[1]。聚氨酯应用形态中聚氨酯泡沫(PUFs)是其中最重要的一类产品,占比近67%[2]。近年来,由于环保及能源的压力,对聚氨酯发泡材料提出更高的要求,既要实现产品的轻量化又要实现高性能。为了改善和增强PUFs材料的物理性能,继而增强实际应用效能,如图2所示,在PUFs中填充石墨、石墨烯、炭黑、碳纳米管、纳米粘土和无机纳米粒以生产功能性复合材料,在航天航空、汽车雷达吸收、电磁干扰屏蔽、吸油剂、传感器、防火、形状记忆、生物医学材料等方面有着广泛的应用[3,4]。但聚氨酯泡沫材料本身普遍存在物理性能差、耐热性差及复合材料存在填料用量多效果差等问题,很难实现材料的轻量化,已成为该领域发展的瓶颈。 图1. 聚氨酯发展趋势2014-2025&...
发布时间: 2020 - 03 - 09
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2020 - 03 - 29
3月28日,中科院上海微系统所研究员、博导丁古巧老师云端授课,为重庆育才中学的150名同学讲解了《石墨烯材料制备及应用》。从碳材料家族形形色色的成员,到石墨烯的神奇特性;从黑色的石墨烯粉体,到透明的石墨烯薄膜;从高端的手机、汽车产品,到日常的供暖、烘焙。神奇的石墨烯。令同学们大开眼界、目不暇接。来源:石墨烯联盟公众号
2020 - 03 - 23
小尺寸石墨烯的研究进展周久顺、梁猛、张明杰、丁古巧上海烯望材料科技有限公司一、引言作为一种新型的二维碳材料,石墨烯由于在导电、导热、力学等方面表现出的优异性能,使其获得了广泛关注和系统的研究。目前,石墨烯已在塑料、纤维、导电、散热等领域展现了巨大的性能优势和应用前景。在具体应用场景中,不同横向尺寸的石墨烯,即使在缺陷和层数方面相似,但性能表达却有所差异。随着石墨烯尺寸的增大,石墨烯的分散、复合以及...