【E課堂】一篇文章全面讀懂石墨烯

　　4.應(yīng)用于超級電容器，完美加速

　　超級電容器是一種新型儲能裝置，與充電電池相比，可進行不限流充電，因而充放電速率非常快，可以在幾秒內(nèi)完成充放電過程，同時具有功率高，使用壽命長等特點。將超級電容器與鋰離子電池組合使用可有效解決電動車加速慢的問題。

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

　　石墨烯在超級電容器中的應(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，漢能高調(diào)公布了四款運用太陽能作為動力源的概念汽車，如果有朝一日這一想法能夠在汽車領(lǐng)域得到推廣實現(xiàn)，可以想象汽車行業(yè)對太陽能電池的需求會大幅提升。目前太陽能電池、顯示器及觸摸屏使用的透明導電材料主要是氧化銦錫(ITO)。但由于ITO對紅外線的透射率實際上也還是比較低，導致現(xiàn)在的太陽能電池對太陽能的利用效率依然比較低;另外，ITO材料的韌性較差，在折疊或是拉伸時會影響顯示的效果。

　　石墨烯由于其特殊的結(jié)構(gòu)而具有非常高的電導率，同時幾乎透明，對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，日本富士電機在開發(fā)上處于領(lǐng)先地位。其得到的石墨烯片的導電率高達ITO的幾倍，并且能夠保證90%的光透射率，已經(jīng)達到能夠充分滿足性能指標的水平。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度和更好的韌性，作為透明導電材料，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%之后仍可恢復原狀;同時還具有超快、超高的吸附力，是迄今吸油能力最強的材料。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

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

　　2010年，石墨烯發(fā)現(xiàn)者獲得諾貝爾物理獎后，全球科技界和工業(yè)界競相關(guān)注，截止目前大約有80多個國家和地區(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、歐盟及其成員國、日本和韓國等先后從國家戰(zhàn)略高度開展相關(guān)部署，出臺多項支持政策和研究扶持計劃。

　　隨著“中國制造2025”國家戰(zhàn)略的出臺，石墨烯扶持力度加碼，國家、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)計未來5到10年，各國對石墨烯行業(yè)的支持仍將集中在石墨烯中游產(chǎn)業(yè)鏈，以進一步加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化。

　　眾多科研機構(gòu)、企業(yè)紛紛進入，但國內(nèi)外差異顯著。

　　據(jù)不完全統(tǒng)計，全球有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國晟碟、陶氏化學、通用、杜邦等。國外高校和企業(yè)掌握了大量核心專利，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進程中扮演著重要角色。韓國三星、美國IBM、韓國成均館大學、韓國科學技術(shù)研究所、日本東芝公司、美國賴斯大學等具有較高的影響力。