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來(lái)源:廣西速聞(wén)
石墨烯科學家桂林"論(lùn)劍",諾貝爾獲獎者康斯坦丁•諾沃肖洛夫、中國科學院院士、國內外石墨烯研究頂jian專家等數十人,出席2018石墨烯研究進展會議,共同探討石墨烯研究的新進展(zhǎn),他們認(rèn)為"材料之wang"石墨烯又將創造(zào)新奇跡,不斷刷新人們對科技改變生活的(de)認識。
諾沃(wò)肖洛夫:2D材料必(bì)將改變世界
英國科學家康斯坦丁·諾沃肖洛夫教授,曾因成功剝離出(chū)石墨烯而獲得2010年諾貝(bèi)爾物理將,他在大會上以詳細的(de)數據介紹了2D晶(jīng)體更具優異的性能。他說,現在世界上還(hái)是存在著很多2D的(de)材料,等待著(zhe)我們去研究和發現,我(wǒ)們可以進一步的擴(kuò)展可用的二維材料的範圍,並且(qiě)通過範德華力的異質結構,確實可以讓我們能夠把各種不同的晶體(tǐ)結合到一起,產生(shēng)新的二維材料,而且可以幫助我們實現我們想要(yào)的功(gōng)能。他表(biǎo)示,未來包括石墨烯在內(nèi)的2D新材(cái)料的(de)應用必將改變我們的世界。
康斯(sī)坦丁·諾沃(wò)肖洛夫在接受采訪時認為,石墨(mò)烯在將來的應用非常廣泛,特別是在(zài)器件方麵的應用上。在目前取(qǔ)得的研究進展中,有一些取得非常好(hǎo)的效果(guǒ),希望將來能得(dé)到應用。但目前石墨(mò)烯仍然隻是一個(gè)"超級嬰兒",遠未成長(zhǎng)起來,康斯坦丁教授曾對西(xī)莫西生產企業做(zuò)過抽查,沒有一家(jiā)企(qǐ)業的石墨烯產品的sp2雜化超(chāo)過60%,石墨烯的研究道路依然漫長。
郭(guō)萬林:"水伏"發電前景誘人
現在地球麵臨著缺少淡水的問題,還有(yǒu)變暖的問題。實際上變暖的水是(shì)充滿能量的。一個地方的(de)水含有的能量平均可以高達(dá)1200焦耳,這(zhè)意味著一個房(fáng)間裏麵,兩立方米的空氣就能夠包含著一(yī)個巨大(dà)的能量。中國科學院(yuàn)院士、南京航空(kōng)航天大學郭(guō)萬林教授正是發展(zhǎn)了這個能量,於是他的研究團隊(duì)試著將水進行蒸發,然後發(fā)現在這個過程當(dāng)中(zhōng)可以持續的發電,還可(kě)以達到(dào)一個比較高的電流強度。對此他提出"水伏"的概念(niàn),這是(shì)一個(gè)與"光伏"相對應的概念。他說,在納米結構的(de)碳材料表麵進行水蒸發(fā),在常溫條件下,可產(chǎn)生1伏特的可持續(xù)電壓(yā)。
郭萬林院(yuàn)士的研究表明,把石墨烯放在手機屏幕上,水滴在上麵一滾,就(jiù)能生電(diàn),水(shuǐ)滴滾得(dé)越快,發(fā)的電就越大,2平方厘米這麽一個微米級的薄膜上,會發1伏的電(diàn),隻要水不幹(gàn),蒸發產生著,就能一直持續著(zhe)發電,把這個電進(jìn)行疊加(jiā),發幾(jǐ)伏、10伏都沒有問題(tí)。郭(guō)萬林原始(shǐ)的團隊在石英片上製備厘米尺寸的炭(tàn)黑膜,進行親水處理後,半(bàn)浸入盛水燒杯中,常溫(wēn)常壓條件下水自然蒸發,炭黑(hēi)膜的兩端就產(chǎn)生約1V的(de)電壓(yā)並能長時間地保持。實驗(yàn)中,將4個水蒸發發電裝(zhuāng)置串聯起(qǐ)來,竟(jìng)點亮了液晶顯示(shì)屏。他對此表示(shì),可能在接下來的幾年中,大家可以用這個技術給自己的手機充電或是用來發電了。
陳軍:努力讓電動車安全"起飛"
能源已成為人(rén)類在21世紀難題,開發清(qīng)潔(jié)能源(yuán)成為世界(jiè)共識,而新能源光電轉化與儲(chǔ)能科技在實現能源清潔利用和社會發展(zhǎn)中起重要作用。對此,中國科學院院士(shì)、南開大學(xué)化學學院院長陳軍,在大會上分享了合成的無機/有機和石墨(mò)烯複合材料(liào)在可充電鋰/鈉電池中表現(xiàn)出(chū)的良好電化學性(xìng)能的研究進展成果。他說(shuō),石墨烯有很好的導電性,這一點可以解決電池普遍存在的導電(diàn)性差、需要添加(jiā)很多導電材料等問題,從而(ér)提升電池裏電極材料的導電性,獲得好的能量。另外,石墨烯作為一種電極中的(de)活性物質,可(kě)以參加電極的電(diàn)化學反應,特別是其體積密度較(jiào)低的優勢(shì),可(kě)以有效提升電池的比能量。
他指出,目前新能(néng)源汽車已經上升為國家戰略,受(shòu)大眾的關注,但在其研究領域上還有一(yī)些難點(diǎn)有待解決,比如續航裏程、快速充電、生產成本以及使用安全等問題。雖然大家都很期(qī)待科學家能研究生產出一次(cì)充電就能跑300~500公裏,還能快充快放,得到安全使用的電動(dòng)汽車,但如何增強電池的導電性一直是(shì)科學研究上的難點。他表示,用(yòng)"麻雀雖小五(wǔ)髒俱全"來形容電池是再合適不過的了(le),而石墨烯是一個很好的導電材料,今(jīn)後他們研究團隊(duì)將會更加注(zhù)重能源化學的應(yīng)用研究,讓石(shí)墨烯在能源化學這(zhè)片廣闊(kuò)的天地裏大有作為。他相信,未來的電動汽車續航裏程會不斷增加,使用更加安全,電動汽車逐漸走(zǒu)向智能化,甚至研(yán)究生產出無人駕駛電動車、"會飛"的電動車等很多高科技(jì)新能(néng)源汽車。
成會明:已掌握(wò)製備高質量石墨烯材料的新工藝
中國科學院院士成會明教授在本次大會上作的《剝落法製備(bèi)石墨烯及其它二(èr)維材(cái)料》報告就為(wéi)怎樣實現石墨烯量產(chǎn)化、如何開發石墨烯潛在領域等問題找到了方法,吸引了現場很(hěn)多專家、學者以及企業(yè)家的關注。
他指出(chū),石墨(mò)烯是一種非常(cháng)特別的2D材料,它不僅有非(fēi)常的性能(néng)。還有非常出色的靈活性以及化學穩定性。它的表麵積很(hěn)大,易於(yú)組裝,並且易於(yú)功能化。但目前(qián)石墨烯的市場成本比較高,在質量、製造裝備、以及價格(gé)等方麵仍有巨大的改善空間。
成(chéng)會明教授的研究團隊通過插層膨脹液相剝離和電化學剝(bāo)落工(gōng)藝,從天然石墨中大量製(zhì)備出高質量石墨烯材料,使其在複合材料、儲能、導電(diàn)油墨等方(fāng)麵有著廣泛的應用。他說,我(wǒ)們不僅要擁有很多二維材料的金屬化合物(wù),還要擁有其他一係列的材料。比如絕緣體、一些半金屬或具有金屬性質的物質等這樣的一(yī)些二(èr)維的材料有望在很多的領域獲得應用,包括有納米電子、光調製器、傳感器(qì)、複(fù)合材料、儲能(néng)設備等一些潛(qián)在的應(yīng)用(yòng)領域。因此,在石(shí)墨烯和二(èr)維材料的研究領域,我們必須要開發出很好的工藝,也需要(yào)使用不同的二維材料(liào)來設計和構建(jiàn)這個異質結(jié)構,並且我們還要想辦法開(kāi)發二維(wéi)材料的*的屬性,製備"*級"的應用,讓它(tā)們在現實生(shēng)活中能夠得到商用。
科(kē)雷亞:中國石墨烯研究將會創造奇跡(jì)
組委(wěi)會聯合(hé)主席安東尼奧·科雷亞指出,石墨烯現在是一個很熱的話題(tí),都處(chù)於(yú)一個大(dà)力研究(jiū)的狀態。目前各(gè)國科學家正在把研究成果用於產品的生產中,比如美(měi)國日本等企業正在將石墨烯應用到手(shǒu)機的製(zhì)造中。但是石墨烯材(cái)料的研究和運用還需要進一(yī)步提(tí)高,工業生產隻是石墨烯應用(yòng)的一部分,更多(duō)的應用領域和空間還有待探究,這是一個很大的話題。
他認為,石墨烯材料的研究在(zài)中國得(dé)到了(le)許多支持,中國開展石墨烯研(yán)究的積極性(xìng)比較高,現在越來(lái)越多關於石墨(mò)烯和二維材料的會議和研討會在中國舉辦,一次又一次掀起了石墨烯研究(jiū)熱潮。相比較美國在這方麵的研究(jiū)沒有這麽高的熱情,政府和社會支持石墨烯研究的力度也沒有中國大,他相信,中國在石墨烯研究領域將(jiāng)會創造出令世界驚歎(tàn)的奇(qí)跡(jì)。
劉忠範:能夠控(kòng)製石墨烯10微米的尺寸
中國科學院院士劉忠範教授表示,他的研(yán)究團隊就做到了對石墨烯尺寸的控製。他在(zài)報告中首先分享了他與他的研究團隊自2008年進入石(shí)墨烯研究領(lǐng)域以來(lái),發明的輥可伸縮生長技術和儀器、4英寸單晶石(shí)墨烯晶片和儀器、快速生長技術、高載流子(zǐ)遷移率(lǜ)摻雜生長、超潔淨(jìng)石墨(mò)烯的CVD生長技術等。他們在"石墨烯之旅"所取得的研究進展讓(ràng)現場(chǎng)的與會嘉賓收(shōu)獲頗豐。
劉忠範教授表示,如果想要獲得(dé)大規模的製備高品質石墨(mò)烯,必須要把一係列的變(biàn)量控製好。他說,由於大家都麵臨著如何控製石墨(mò)烯尺寸的問題,所以針對這(zhè)個問題他們團隊做了相關的研究(jiū)與探(tàn)索,並在2009年的時候就已經能夠控製到10微米的尺寸。現在他們可以(yǐ)通過把它的尺寸做到更小(xiǎo)來獲得量產(chǎn)的效果,也可以(yǐ)用(yòng)新技術(shù)獲得非常高速(sù)度的高品質石墨烯的生長,而能夠提高成長率也就意味著降低了石(shí)墨烯的成本(běn)。
何國強:廣西發布(bù)中國首ge石墨烯係列地方標準
何國強教授在接受(shòu)采訪時指出,廣西的石墨烯研究進展喜人,2016年(nián)搭建完成先進的石墨烯研究(jiū)和檢測平台,先進儀(yí)器包括球差(chà)校正透射電鏡、掃描電鏡、原(yuán)子力顯微鏡、拉曼光譜儀、X射線衍射儀、X射線(xiàn)光電子能譜、比表麵測試儀等,成立(lì)了廣西石墨(mò)烯研究院,為廣西石墨(mò)烯前沿研究提供了良好的平台和條(tiáo)件。
2016年12月廣西發(fā)布了中國首ge石墨烯係列地方標(biāo)準,廣西大學沈培康、何國(guó)強教授等人積極(jí)參與石墨烯國家標準和標準的(de)製定工作。
廣西部分(fèn)石墨烯研究達水平,尤其在基礎研究(jiū)方麵,發(fā)展出(chū)了一種三(sān)維石墨烯的可控製備方法,在原子和離子微觀尺度上原位高溫催化製(zhì)備出三維結構的石墨(mò)烯,該三維結構同時含有sp2鍵和sp3鍵,其導(dǎo)電性、電化學、比表麵積和孔(kǒng)隙率(lǜ)等方麵性能(néng)優異,在(zài)電催化、電化學儲能、導電導熱等領域具有廣闊的應用前景。同(tóng)時還(hái)發展出了一種全新的石墨烯量(liàng)子點電化學製備方法學及其機理,該石墨(mò)烯量子點的缺陷、尺寸可調控,能進行超高雜原子摻雜和表麵修飾,摻雜量超過30%,在電催化、光致發光(guāng)、靶向(xiàng)治療等領域具有廣闊的應用前景。相關研究成果發表在期刊Advanced Materials、ACS Catalysis、Journal of Materials Chemistry A等。除此之外,還開展其他領域的石墨烯研究並取得了長足的進步。
廣西大學何國強教授團隊合成了超高雜原子摻(chān)雜的石墨烯量子點,並將其應用於質子交換膜燃料電池和(hé)金屬空氣電池,顯示出優異的氧還原(yuán)電(diàn)催化活性和耐久(jiǔ)性,目(mù)前已成功(gōng)應用於商業化產品。