石墨烯材料ppt課件-資料下載頁(yè)
2025-05-02 07:58本頁(yè)面
【正文】 ension soultion of graphene oxide Ultrasonic treatment in water Hydrazine reduction graphene Suspension Washed and dried (reassembling) Anode of graphene nanosheets Nano Lett, 2022, 8(8): 2277 Suspension of mixture of C60 (or CNT) and graphene oxide Addition of C60 or CNT treated to be hydrophilic Suspension of mixture of C60 (or CNT) and graphene Hydrazine reduction Washed and dried (reassembling) Anode of (graphene nanosheets+C60 or CNT) Schematic graph of preparation of graphenebased anodes ?石墨烯用作透明導(dǎo)電膜 極高的電子遷移率使石墨烯具有理想的條件，電子穿過(guò)石墨烯時(shí)，大約有硅 100倍的遷移率，石墨烯還具有卓越的強(qiáng)度。而且事實(shí)上，它幾乎是透明的（ ％的光可被吸收； ％的光可被傳輸），這些都使它成為理想的透明導(dǎo)電膜候選材料，可用于光伏領(lǐng)域，超薄透明石墨烯膜就可替代銦錫氧化物（ ITO）等金屬氧化物電極。目前標(biāo)準(zhǔn)的透明電極材料，石墨烯用作電極，可用于液晶顯示器，太陽(yáng)能電池， iPad和智能手機(jī)使用的觸摸屏，以及有機(jī)發(fā)光二極管（ OLED）顯示器，這種顯示器用于電視和計(jì)算機(jī)。 Nano Lett., 2022, 8 (1), pp 323–327 spiroOMeTAD 固態(tài)電解質(zhì) 石墨烯薄膜電極 金電極 TiO2光陽(yáng)極 固態(tài)染料 ? 太陽(yáng)能 電 池 IV性能 測(cè)試 石墨 烯電 極 電 池 FTO電 極 電 池 短路 電 流 (mA/cm2) 開(kāi)路 電壓 (V) 填充因子 功率 轉(zhuǎn) 化效率 % % ? 石墨烯在復(fù)合材料方面的應(yīng)用 石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)電、導(dǎo)熱和力學(xué)性能，可作為制備高強(qiáng)導(dǎo)電復(fù)合材料的理想納米填料，同時(shí)分散在溶液中的石墨烯也可和聚合物單體相混合形成復(fù)合材料體系，此外石墨烯的加入使復(fù)合材料多功能化，不但表現(xiàn)出優(yōu)異的力學(xué)和電學(xué)性能，且具有優(yōu)良的加工性能，為復(fù)合材料提供了更廣闊的應(yīng)用領(lǐng)域。 (1)導(dǎo)電復(fù)合材料 Stankovich等將經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾的石墨烯在聚合物中以分子尺度分散制備出石墨烯 聚合物復(fù)合材料。該復(fù)合材料具有較低的導(dǎo)電滲閾值，在體積分?jǐn)?shù)為 ％時(shí)下即可導(dǎo)電。在石墨烯體 積分?jǐn)?shù)為 1％時(shí) ,復(fù)合材料的電導(dǎo)率達(dá) ， ％時(shí)達(dá) 1S/m。 (2)導(dǎo)熱復(fù)合材料 把石墨烯作為增強(qiáng)材料加入聚苯乙烯中，可得到強(qiáng)度高、導(dǎo)電導(dǎo)熱好、質(zhì)量輕的復(fù)合材料，可用作航行器的機(jī)身。 (3)電容器復(fù)合材料 Fan等利用石墨烯的高比表面積和高電子遷移率，制備了聚苯胺石墨烯復(fù)合物，該復(fù)合物的比電容達(dá)到 1046F/g，遠(yuǎn)高于純聚苯胺的比電容 115F/g。 (4)力學(xué)復(fù)合材料 黃毅等通過(guò)溶液共混制備了石墨烯增強(qiáng)的聚氨酯復(fù)合材料和聚乙烯醇 (PVA)復(fù)合材料。研究發(fā)現(xiàn)：在石墨烯含量為 1％時(shí)，聚氨酯復(fù)合材料的強(qiáng)度提高 75％，彈性模量提高 120％；而添加 wt％的石墨烯 ,聚乙烯醇復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度就提高 76％，彈性模量增加 62％。 (5)微孔 PMAA/石墨烯復(fù)合材料 張好斌等對(duì)微孔 PMAA/石墨烯導(dǎo)電納米復(fù)合材料進(jìn)行了研究， 發(fā)現(xiàn)極少量均勻分散的石墨烯即能顯著改變材料泡孔結(jié)構(gòu)，與純發(fā)泡材料相比，石墨烯含量?jī)H為 ％的微孔 PMAA/石墨烯納米復(fù)合材料，其泡孔直徑由 m減小到 177。 m，泡孔密度則從 107個(gè) /cm3，增大到 109個(gè) /cm3。增長(zhǎng)了近 2個(gè)數(shù)量級(jí)，為制備綜合性能優(yōu)異的微孔發(fā)泡材料提供了基礎(chǔ)。 ?石墨烯用作場(chǎng)發(fā)射源 石墨烯納米片的一個(gè)重要特征是有一條一維尖銳的刀口狀邊緣 ,電場(chǎng)增強(qiáng)系數(shù)大 ,是很好的電子場(chǎng)發(fā)射材料 ,再加之導(dǎo)熱、導(dǎo)電好 ,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 ,機(jī)械強(qiáng)度高 ,這些優(yōu)異性能可望超過(guò)碳納米管 ,對(duì)解決目前碳納米管發(fā)射不穩(wěn)定、壽命短、均勻性差等制約著場(chǎng)發(fā)射材料發(fā)展的難題提供了選擇。 場(chǎng)發(fā)射電流密度在 18V/μm下達(dá) ?石墨烯晶體管 海姆和諾沃謝洛夫兩人率領(lǐng)的英國(guó)科學(xué)家開(kāi)發(fā)出的世界最小晶體管僅 1個(gè)原子厚 10個(gè)原子寬，所采用的材料是由單原子層構(gòu)成的石墨烯。石墨烯作為新型半導(dǎo)體材料，近年來(lái)獲得科學(xué)界的廣泛關(guān)注。英國(guó)科學(xué)家采用標(biāo)準(zhǔn)的晶體管工藝，首先在單層石墨膜上用電子束刻出溝道。然后在所余下的被稱(chēng)為“島”的中心部分封入電子，形成量子點(diǎn)。石墨烯晶體管柵極部分的結(jié)構(gòu)為 10多納米的量子點(diǎn)夾著幾納米的絕緣介質(zhì)。這種量子點(diǎn)往往被稱(chēng)為“電荷島”。由于施加電壓后會(huì)改變?cè)摿孔狱c(diǎn)的導(dǎo)電性，這樣一來(lái)量子點(diǎn)如同于標(biāo)準(zhǔn)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管一樣，可記憶晶體管的邏輯狀態(tài)。 IBM的研究人員展示了一種由石墨烯材料制作而成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，其截止頻率可達(dá) 100GHz，這是迄今為止運(yùn)行速度最快的射頻石墨烯晶體管。 Science： Vol. 327. no. 5966, p. 662 100GHz transistors from waferscale epitaxial graphene ?石墨烯用作傳感器 圖 1 石墨烯條帶轉(zhuǎn)移到預(yù)先施加應(yīng)力的 PDMS襯底上 ， 通過(guò)釋放 PDMS上的應(yīng)力得到的周期性波紋狀折疊石墨烯條帶結(jié)構(gòu) 。 石墨烯應(yīng)力傳感器 ACS Nano , 2022, 5 (5), pp 3645–3650 圖 2 (a) 周期折疊石墨烯應(yīng)力傳感器在不同加載應(yīng)力下的 IV曲線 。 插入圖是折疊前后的光學(xué)照片對(duì)照 。 帶有兩端電極的石墨烯條帶整體轉(zhuǎn)移到預(yù)加應(yīng)力 20%的 PDMS 襯底上 ， 釋放應(yīng)力后得到了周期折疊石墨烯應(yīng)力傳感器 。 石墨烯條帶折疊前的寬度是 m， 長(zhǎng)度是 μ m。 (b) 折疊的石墨烯應(yīng)力傳感器電阻隨應(yīng)力的變化關(guān)系 。 當(dāng)應(yīng)力從 0變化到20%時(shí) ， 電阻從 kΩ 線性降低到 kΩ 。 最小電阻 kΩ 為完全放松狀態(tài)的石墨烯的電阻 。 對(duì)應(yīng)應(yīng)力傳感器件的品質(zhì)因子為 2。 石墨烯研究面臨的挑戰(zhàn) 如何大規(guī)模制備高質(zhì)量石墨烯 。 石墨烯的很多性質(zhì)尚不清楚 ,如電子性能 ,磁性等 。 探索石墨烯新的應(yīng)用領(lǐng)域 ,目前最有前景的應(yīng)用有晶體管、太陽(yáng)能電池和傳感器等 ,不同的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)κ┑囊笠膊煌?。 開(kāi)拓石墨烯和其它學(xué)科的交叉領(lǐng)域 ,探索石墨烯功能化的新性能。
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