石墨烯的特性、制備及應(yīng)用(參考版)
2024-08-27 02:04本頁(yè)面
【正文】 其他應(yīng)用 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 。 用石墨烯做的光電化學(xué)電池可以取代基于金屬的有機(jī)發(fā)光二極管，石墨烯還可以取代燈具中的傳統(tǒng)金屬石墨電極 ,使之更易于回收。 中國(guó)科研人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞在石墨烯上無(wú)法生長(zhǎng)，而人類細(xì)胞卻不會(huì)受損。該公司預(yù)計(jì)在今年底研制出原型薄膜，并在一家逆滲透海水淡化廠進(jìn)行測(cè)試，并于明年或后年大量生產(chǎn)新薄膜。水分子可以穿過(guò)這些納米微孔，鹽分子則無(wú)法通過(guò)，而一納米大約等于頭發(fā)直徑的四萬(wàn)分之一。 控制污染 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 美國(guó)洛克希德馬丁公司發(fā)明了能夠生產(chǎn)低耗能薄膜的技術(shù)，從而可協(xié)助薄膜生產(chǎn)商研發(fā)新一代的低成本海水淡化設(shè)施。這是處理污染的絕佳材料。利用一種選擇性孔填充技術(shù)，我們可以將少層氧化石墨烯水溶液填充在空芯光子晶體光纖上。隨著泵浦功率增加，明顯呈現(xiàn)出飽和吸收跡象，并且成功輸出 序列。這樣石墨烯就沉積在光纖纖芯上了。 科學(xué)家發(fā)現(xiàn)石墨烯因其獨(dú)特的二維原子結(jié)構(gòu)表現(xiàn)出優(yōu)越的可飽和吸收特性，例如： ?低飽和吸收光強(qiáng)度 ?寬波段可飽和吸收 ?可控的調(diào)制深度 ?光纖兼容 激光器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 中心波長(zhǎng)為 974nm的半導(dǎo)體激光器的輸出光以 25mW的功率從光纖的一端耦合進(jìn)去，將光纖的待沉積端浸入石墨烯水懸浮液 25min。 基于單層石墨烯的反射式平面調(diào)制器 光調(diào)制器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 所以，石墨烯可以作為高性能可飽和吸收體制作激光器。該調(diào)制器制作在藍(lán)寶石襯底上，以單層 CVD生長(zhǎng)石墨烯為有源區(qū)（直徑 100 μm的圓形），通過(guò)兩個(gè)電極之間加電壓來(lái)改變石墨烯中費(fèi)米能級(jí)的位置和合理設(shè)計(jì)石墨烯與銀之間的 Ta2O5絕緣介質(zhì)的厚度達(dá)到光調(diào)制的目的 , 它可實(shí)現(xiàn) 1 Hz~100 MHz 的頻率調(diào)制。 利用單層石墨烯作為有源區(qū)的波導(dǎo)光調(diào)制器 光調(diào)制器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 2022年，他們又提出利用雙層石墨烯作為有源區(qū)的波導(dǎo)光調(diào)制器，采用一種類似 p絕緣層 n的結(jié)構(gòu)，直接利用石墨烯代替硅與金屬電極形成接觸，得到了 度， 1GHz的響應(yīng)寬度。它通過(guò)外加偏壓控制費(fèi)米能級(jí)的高度來(lái)控制光的吸收與透射。目前多用于互聯(lián)網(wǎng)連接，今后有望用于電腦中央處理器、存儲(chǔ)器和主板。銅導(dǎo)線長(zhǎng)距離傳輸速度最高可達(dá) 100兆，而每個(gè)石墨烯調(diào)制器的傳輸速度是 100G，如果把 10個(gè)石墨烯調(diào)制器放在一起，工作在不同的波段上，相互不會(huì)干擾，傳輸速度可以達(dá)到 1T，等于銅導(dǎo)線的 1萬(wàn)倍，上網(wǎng)速度將比現(xiàn)在快 1萬(wàn)倍。 為了減小器件尺寸，可以通過(guò)增加石墨烯的層數(shù)來(lái)增加入射光的吸收量。通過(guò)改變納米結(jié)構(gòu)的形狀和尺寸還可以實(shí)現(xiàn)波長(zhǎng)和偏振的選擇。 增加有效的光探測(cè)區(qū)域 光電探測(cè)器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 2022年， Liu等將石墨烯應(yīng)用于多色探測(cè)上。我們所需要的是一種迫使更多光被吸收的方法。單層石墨烯似乎可以勝任。傳統(tǒng)的硅基光電探測(cè)器不能折疊，也不便宜，而且不夠靈敏。 超級(jí)電容器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 石墨烯在光電子學(xué)和光電探測(cè)應(yīng)用領(lǐng)域極有潛力。這就制造了適當(dāng)?shù)拈g隙，是電流及離子的密度增加。 超級(jí)電容器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（ NIMS）通過(guò)在石墨烯中添加 CNT來(lái)制作電極。 超級(jí)電容器 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院 美國(guó)加州大學(xué)洛杉磯分校的研究人員利用一臺(tái)普通的家用 DVD光雕刻錄機(jī)，在不到 30分鐘的時(shí)間內(nèi)在一張光盤上生產(chǎn)出 100多個(gè)石墨烯微型超級(jí)電容器。兩者在制造石墨烯時(shí)都開發(fā)了獨(dú)自的方法，有利用制造消費(fèi)類產(chǎn)品的技術(shù)的，也有在石墨烯中加入碳納米管的?！氨∧ず穸瓤刂圃?25微米左右，相當(dāng)于普通 A4紙的三分之一厚”，用約 360℃ 高的熱源去靠近它時(shí)，石墨烯散熱膜的表面溫度可均勻保持在 127℃ 左右。 散熱薄膜 應(yīng)用前景 燕山大學(xué) 信息科學(xué)與工程學(xué)院
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