随着批量化生产以及大尺寸等难(nán)题的(de)逐步突破,石墨烯的产业化应用步伐(fá)正在加快(kuài),基于目前(qián)已有的研究成果(guǒ),最先实现(xiàn)商业化应用的领(lǐng)域(yù)可能会是移动设备(bèi)、航空航天(tiān)、新(xīn)能源电池领域(yù)。
消费(fèi)电(diàn)子展(zhǎn)上可(kě)弯曲屏幕备受瞩目,成为未来(lái)移动设备显(xiǎn)示屏的发展趋势。柔性(xìng)显示未来(lái)市场(chǎng)广阔,作为(wéi)基础材料的石(shí)墨烯前景也被看好。有数据显(xiǎn)示2013年全球对手机触摸屏的需求量大概在9.65亿片。到2015年,平板电脑对大尺寸触摸屏的需求(qiú)也将达到(dào)2.3亿片,为石(shí)墨烯(xī)的应用提供了广阔的(de)市场(chǎng)。韩国三星公司(sī)的研究人员也已制造出由(yóu)多层石墨烯等材料组成的透(tòu)明可(kě)弯曲显(xiǎn)示屏,相信大规模商(shāng)用(yòng)指日可待(dài)。
另一方面(miàn),新能源(yuán)电池也是石墨烯(xī)最早商用的一大重要领域(yù)。之前美(měi)国麻省理工学院已成功研制出表(biǎo)面附有石墨烯纳米图层的柔性光伏电池板,可极大降低制造(zào)透明可变形太阳能电(diàn)池的成(chéng)本,这种电池有(yǒu)可能(néng)在夜视(shì)镜、相(xiàng)机等小(xiǎo)型数(shù)码设(shè)备中应用。另外,石(shí)墨烯超(chāo)级电池的成功研发,也解决了新(xīn)能源汽车电池的容量不足以及充电(diàn)时间(jiān)长的问题,极大加速了(le)新(xīn)能(néng)源电池(chí)产(chǎn)业的(de)发(fā)展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用(yòng)铺就了道路。
由于高导电性、高强度(dù)、超(chāo)轻薄等特(tè)性,石墨(mò)烯在航天军工领域的应用优(yōu)势也是极(jí)为(wéi)突(tū)出的。前(qián)不久美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯(xī)传感器,就能很(hěn)好的(de)对地球高空大气层的微量(liàng)元素(sù)、航天器(qì)上的结构性缺陷(xiàn)等进行检(jiǎn)测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上(shàng)也将发挥更重要(yào)的作用。
石墨烯(xī)电池利(lì)用环境热量自行(háng)充电的(de)试验。
实验制成电路(lù)其中包含LED,用电(diàn)线连(lián)接到(dào)带状(zhuàng)石墨烯(xī)。他们只是把石墨烯放在氯化(huà)铜(tóng)(copper chloride)溶液中(zhōng),进行观察。LED灯亮了。实际上,他们需(xū)要6个石墨烯(xī)电路,形成串联,这样就可产生所需的2V,使LED灯发亮,就可以得到这个图片。
徐(xú)子(zǐ)涵和同事说,这(zhè)里发生情况就(jiù)是铜离子具有双重正电荷,穿过溶液(yè)的(de)速(sù)度(dù)约每秒300米,因为溶液在(zài)室温下的热能(néng)量。当离子猛烈撞入石墨烯带时,碰撞会(huì)产(chǎn)生(shēng)足够的(de)能量,使不在原(yuán)位的电子(zǐ)离开石墨烯。电子有两(liǎng)种选(xuǎn)择:可以(yǐ)离开石墨烯(xī)带,和铜离子结合,也可以(yǐ)穿过石墨烯,进入电路(lù)。
原来(lái),流动的电子在石墨烯中更快,超过它穿过溶液的速度,所以(yǐ)电子自(zì)然会(huì)选(xuǎn)择(zé)路径,穿过电路。正是这一点点亮了(le)LED灯“释(shì)放的电(diàn)子更倾向于穿过石墨烯表(biǎo)面,而不(bú)是进入电解液。设备就(jiù)是这样产生电压的(de),”徐子涵说。
因(yīn)此(cǐ),这个装置(zhì)产(chǎn)生的能量来自周围环境(jìng)的热(rè)量。他们(men)可以提(tí)高(gāo)电(diàn)流(liú),只需加热溶(róng)液,也可用超(chāo)声波加(jiā)快铜离(lí)子。只依靠周围(wéi)热(rè)量,就可以使(shǐ)他们(men)的(de)石墨烯电池持续运行20天。但(dàn)是,还有一个(gè)重(chóng)要的问号(hào)。另(lìng)一个假设是某种化学(xué)反应产生电流,就像普通的电池(chí)。
然而,徐子涵和同事说,他们排除了这一点,因为进行了(le)几组控制实验。然(rán)而,这些是在一些补充材(cái)料(liào)中介(jiè)绍(shào)的,他们似乎并没有放在arXiv网站上。他们(men)需要赶在别人做出严肃声明之(zhī)前公开。从(cóng)表面价值(zhí)来看,这看起来是一项非常(cháng)重要的成(chéng)果(guǒ)。其他人也在(zài)石墨烯中产生过(guò)电流,但只是让(ràng)水流(liú)过它,所以这(zhè)并不真的使人(rén)吃惊,移动的(de)离子也可以产生这样(yàng)的效果。这(zhè)预(yù)示着清洁的绿(lǜ)色电池(chí),只依靠环(huán)境热量驱动(dòng)。徐子涵(hán)和(hé)同事说:“这代表着一个巨大的突破,研究的是自驱动技术”。