【E課堂】一篇文章全面讀懂石墨烯

　　4.應(yīng)用于超級(jí)電容器，完美加速

　　超級(jí)電容器是一種新型儲(chǔ)能裝置，與充電電池相比，可進(jìn)行不限流充電，因而充放電速率非?？欤梢栽趲酌雰?nèi)完成充放電過程，同時(shí)具有功率高，使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。將超級(jí)電容器與鋰離子電池組合使用可有效解決電動(dòng)車加速慢的問題。

　　由于石墨烯比表面積很大，所以以石墨烯為電極的超級(jí)電容器具有超高的容量，可以達(dá)到上百F/g，遠(yuǎn)高于其他材料作為電極的超級(jí)電容器，更適合作為動(dòng)力電池的助力動(dòng)力源。

　　石墨烯在超級(jí)電容器中的應(yīng)用

　　5.替代ITO制備超高效太陽能電池及可折疊的顯示器

　　今年7月2號(hào)，漢能高調(diào)公布了四款運(yùn)用太陽能作為動(dòng)力源的概念汽車，如果有朝一日這一想法能夠在汽車領(lǐng)域得到推廣實(shí)現(xiàn)，可以想象汽車行業(yè)對(duì)太陽能電池的需求會(huì)大幅提升。目前太陽能電池、顯示器及觸摸屏使用的透明導(dǎo)電材料主要是氧化銦錫(ITO)。但由于ITO對(duì)紅外線的透射率實(shí)際上也還是比較低，導(dǎo)致現(xiàn)在的太陽能電池對(duì)太陽能的利用效率依然比較低;另外，ITO材料的韌性較差，在折疊或是拉伸時(shí)會(huì)影響顯示的效果。

　　石墨烯由于其特殊的結(jié)構(gòu)而具有非常高的電導(dǎo)率，同時(shí)幾乎透明，對(duì)所有波段的光透過率都超高，是一種性能超優(yōu)異的透明導(dǎo)電材料，因此其被廣泛看好代替ITO。

　　在太陽能電池領(lǐng)域，日本富士電機(jī)在開發(fā)上處于領(lǐng)先地位。其得到的石墨烯片的導(dǎo)電率高達(dá)ITO的幾倍，并且能夠保證90%的光透射率，已經(jīng)達(dá)到能夠充分滿足性能指標(biāo)的水平。在顯示器及觸摸屏領(lǐng)域，相比于現(xiàn)在主流的ITO材料，石墨烯擁有更高的強(qiáng)度和更好的韌性，作為透明導(dǎo)電材料，能夠制作成為可以彎曲的顯示器件。

　　6.石墨烯氣凝膠，用于尾氣空氣凈化、催化載體

　　汽車室內(nèi)及尾氣的凈化一直是汽車環(huán)保領(lǐng)域考慮的重要問題。2013年浙大高分子系高超教授課題組制備出了世界上最輕的材料—石墨烯超輕氣凝膠，材料密度僅為0.16mg/cm3。這種材料制備工藝簡(jiǎn)單卻擁有非常優(yōu)異的性能，其具有高彈性，被壓縮80%之后仍可恢復(fù)原狀;同時(shí)還具有超快、超高的吸附力，是迄今吸油能力最強(qiáng)的材料。其可以廣泛應(yīng)用于空氣凈化、催化載體等領(lǐng)域，對(duì)汽車室內(nèi)空氣凈化以及尾氣催化還原具有重要意義。

　　技術(shù)突破

　　世界主要國(guó)家不斷加大研發(fā)支持力度，爭(zhēng)搶產(chǎn)業(yè)化制高點(diǎn)。

　　2010年，石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾物理獎(jiǎng)后，全球科技界和工業(yè)界競(jìng)相關(guān)注，截止目前大約有80多個(gè)國(guó)家和地區(qū)開展石墨烯及其應(yīng)用研究。近兩年來，石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰，石墨烯研發(fā)支持力度不斷加大。美國(guó)、歐盟及其成員國(guó)、日本和韓國(guó)等先后從國(guó)家戰(zhàn)略高度開展相關(guān)部署，出臺(tái)多項(xiàng)支持政策和研究扶持計(jì)劃。

　　隨著“中國(guó)制造2025”國(guó)家戰(zhàn)略的出臺(tái)，石墨烯扶持力度加碼，國(guó)家、地方政府、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟通過多種手段支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　總體上，前期世界各國(guó)的支持政策主要集中在石墨烯基礎(chǔ)研究;目前，大多集中在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游，以石墨烯功能器件研發(fā)為主。預(yù)計(jì)未來5到10年，各國(guó)對(duì)石墨烯行業(yè)的支持仍將集中在石墨烯中游產(chǎn)業(yè)鏈，以進(jìn)一步加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化。

　　眾多科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)紛紛進(jìn)入，但國(guó)內(nèi)外差異顯著。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全球有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國(guó)晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦等。國(guó)外高校和企業(yè)掌握了大量核心專利，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中扮演著重要角色。韓國(guó)三星、美國(guó)IBM、韓國(guó)成均館大學(xué)、韓國(guó)科學(xué)技術(shù)研究所、日本東芝公司、美國(guó)賴斯大學(xué)等具有較高的影響力。