國外石墨烯最新動態(tài):納米纖維改善碳電極/熱處理可控石墨烯層間壓力制備天然“壓縮機”
來源:材料科技在線
1. 最新Nature:蜂蜜可用來控制石墨烯的電流和電壓特性
【據(jù)phys網(wǎng)站9月22日報道】查理德.奧多涅斯博士在生病期間發(fā)現(xiàn)治病用的蜂蜜可控制石墨烯的電流和電壓特性,它可在石墨烯表面產(chǎn)生一種納米級別的雙電子層,能用于石墨烯的雙極電波輸送。
他們在研究用石墨烯晶體管制介電材料時,試圖通過添加糖和去離子水來控制離子組成,從而降低水的導(dǎo)電性。然而漏電較多,效果不盡如意,于是他們決定加入蜂蜜作頂柵電介質(zhì),結(jié)果出乎意料地好。傳統(tǒng)的電解柵極晶體管是用離子凝膠材料制成的,但合成過程往往不容易掌握,而且有毒。但蜂蜜則完全不同,不僅材料相似,更重要的是安全、廉價且易于使用。蜂蜜的使用是制備離子凝膠的中間步驟,很有可能會替代某些特定的應(yīng)用。
目前他們試圖以蜂蜜為基體的石墨烯產(chǎn)品用于快速成型技術(shù)裝置,從而可以從結(jié)果出發(fā),輕松快速的重新制造設(shè)備。
2. 多孔石墨烯加速能源革命
【據(jù)materialstoday網(wǎng)站9月27日報道】尋找一種可以儲存大量電荷并可以迅速釋放能量的材料是具有挑戰(zhàn)性的。但現(xiàn)在來自加利福尼亞大學(xué)、湖南大學(xué)、和沙特國王大學(xué)的研究人員,制備了三維多孔石墨烯網(wǎng)絡(luò),加入Nb2O5后表現(xiàn)得類似于納米導(dǎo)電支架,克服了上述問題,現(xiàn)已做出了初步的材料——石墨烯—Nb2O5納米復(fù)合材料。
這種Nb2O5納米復(fù)合材料中的石墨烯結(jié)構(gòu)是電子傳輸?shù)目蚣埽烧{(diào)節(jié)的孔隙可使離子的快速移動。所以研究團(tuán)隊通過設(shè)計孔隙率使復(fù)合結(jié)構(gòu)優(yōu)化后的電荷傳輸具有高容量和大電流密度的能力,獲得了高性能電極材料的較大突破。
一般來說,多孔石墨烯結(jié)構(gòu)導(dǎo)致電極變厚,擴散被限制,在高功率密度下工作將會變得很糟糕。但石墨烯/ Nb2O5納米復(fù)合材料能夠更有效地提供電荷,促進(jìn)電荷傳輸,即使是厚電極,高質(zhì)量負(fù)荷下容量保持率和電流密度依舊可以保持較高的數(shù)值。因此,這樣的多孔石墨烯具有很高的電子和離子導(dǎo)電率,可以提供高速能量儲存。
3. 石墨烯一反常態(tài),堆垛成“金字塔”,究竟有何奧秘?
【據(jù)sciencedaily網(wǎng)站9月26日報道】芬蘭和臺灣的研究人員發(fā)現(xiàn)使用激光可以將石墨烯(單原子薄層碳)鍛造成三維體。
實驗團(tuán)隊負(fù)責(zé)人稱這種技術(shù)為光學(xué)鍛造技術(shù),因為該工藝類似于用金屬錘將金屬鍛造成3D形狀。其中激光束就是將石墨烯鍛造成3D形狀的錘子,該技術(shù)的優(yōu)點是迅速且容易使用而且不需要任何額外的化學(xué)品或加工工藝。他們制得“金字塔”后曾一度想找到摻入石墨烯中化學(xué)物質(zhì)的痕跡,但是什么都找不到,經(jīng)過進(jìn)一步檢測他們發(fā)現(xiàn),“金字塔”結(jié)構(gòu)是缺陷導(dǎo)致,并不是化學(xué)催化劑的作用。目前結(jié)果顯示,新型3D石墨烯非常穩(wěn)定,它的電子與光學(xué)性質(zhì)不同于普通2D石墨烯,其他性能還在進(jìn)一步檢測中。
4. 如果這一工藝被提前開發(fā),Note7也就不會出事故——納米纖維改善活性碳電極
【據(jù)IEEE SPECTRUM 網(wǎng)站9月29日報道】很長一段時間里活性碳一直是電極材料的不二之選,但德雷克塞爾大學(xué)和坦普爾大學(xué)的研究人員卻開始研發(fā)“活性碳替代物”這一具有挑戰(zhàn)性的項目。不過他們并不打算完全放棄活性碳,他們想使用納米材料來使活性碳的性能變得更優(yōu)異。
研究人員使用電紡絲碳納米纖維和凝膠而不是采用電解質(zhì)溶液(易燃易爆)來制備超級電容器,使固態(tài)電極更安全穩(wěn)定。 研究中最關(guān)鍵的技術(shù)突破是,納米纖維消除了過去用于制備活性碳電極所需的粘合劑的加工流程,回避了上述粘合劑所帶來的電極缺陷問題,并獲得了更加開放的大孔結(jié)構(gòu)。
固體介質(zhì)中的離子傳輸速度要比液體介質(zhì)中的傳輸速度慢幾個數(shù)量級,導(dǎo)致電極性能顯著降低是它的一個大難題,但研究團(tuán)隊依舊很好地解決了這個問題,他們通過將熔融的離子鹽固定在良好的聚合物(固體)網(wǎng)絡(luò)中,使固體介質(zhì)中的離子傳輸速度與液體電解質(zhì)中離子的傳輸速度相當(dāng)??梢哉f,這種固態(tài)設(shè)備在不降低性能的前提下,消除了儲能裝置易燃的現(xiàn)象,在未來將有機會成為優(yōu)秀的智能材料。
5. 不可思議,木漿材料能讓汽車變得更輕更高效更環(huán)保
【據(jù)BBC網(wǎng)站9月29日報道】在未來,汽車零部件可以用一種令人意想不到的材料制成——木頭。日本的研究人員正在努力從木漿中提取創(chuàng)造出一種可以在未來十年內(nèi)替代汽車中鋼部構(gòu)件的堅固材料,目前已從木漿得到和鋼一樣結(jié)實,重量還能比鋼材輕80%的材料。
但是木質(zhì)材料不能很好地代替發(fā)動機旁邊的金屬部件,所以研究團(tuán)隊試圖用耐高溫的塑料做替代物。他們將數(shù)百萬碳納米纖維(CNFs)分散在塑料中,制造出一種堅固的復(fù)合材料可以替代汽車零部件中的鋼材。使用這種材料最大的好處之一就是在未來大約5年內(nèi)將很可能代替鋼材,使汽車重量驟降。而且該材料在高性能跑車中備受推崇,廢品可降解,十分環(huán)保,在英法嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)保法的的大環(huán)境下前景可觀。
6. 熊本大學(xué)最新研究成果: 通過調(diào)控?zé)醽砜刂蒲趸┢瑢娱g壓力
【據(jù)phys網(wǎng)站10月2日報道】日本熊本大學(xué)的研究小組發(fā)現(xiàn),通過簡單的堆積氧化石墨烯薄片可以產(chǎn)生壓力,如果再進(jìn)行熱處理,將減少層間距離并進(jìn)一步提高壓力,這是一種不消耗大量能源且能應(yīng)用高壓的創(chuàng)新方法。
氧化石墨烯片層的表面和邊緣含有許多含氧官能團(tuán),研究小組發(fā)現(xiàn),如果對氧化石墨烯的片層進(jìn)行熱處理,氧官能團(tuán)會被逐漸消除,從而可以實現(xiàn)層間距的變小,氧化石墨烯納米片的層間距減少會帶來的壓力增加。這意味著層間的壓力值可以通過熱處理溫度來調(diào)節(jié)。研究團(tuán)隊的某講授說,層間距所帶來的壓力增加可用作對薄片間物質(zhì)加壓的壓縮機,而由這種技術(shù)產(chǎn)生的高壓在通常情況下不消耗大量的能量是無法獲得。
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