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纯石墨烯在康涅狄格大学诞生/石墨烯淡化海水成效显著/石墨烯进军天文领域/碳材料最新一周汇总(8.29-9.9)
1. 海水淡化成真了?!这都得益于碳纳米管的研发!!

Carbon Nanotubes Worth Their Salt


【据rdmag网站8月25日报道】劳伦斯利弗莫尔(LLNL)的科学家们与东北大学的研究人员合作,共同开发出了可以将海水淡化的碳纳米管。而且,该团队还发现,当碳纳米管的直径小于0.8纳米时,碳纳米管的透水性相对于较宽碳纳米管而言将实现数量级倍的增长。


研究员模仿高效且具有水选择性的生物蛋白来改变碳纳米管特殊孔隙,他们认为碳纳米管是研究分子运输和纳米流体的独特平台,因为它们的亚纳米尺寸、原子光滑的表面和与细胞水输送通道的相似性使它们非常适用于将盐水淡化,使合成的水通道的性能甚至比自然的本身更好。相关科学家表示,这一发现对下一代水净化技术有了明确的影响,并将激发研究人员对下一代高通量膜的开发的产生兴趣。

2.优化石墨烯生长过程——更快!更精确!更稳定!

Faster, more precise, more stable: Study optimizes graphene growth


【据sciencedaily网站8月25日报道】石墨烯作为世界上最薄且最稳定的材料,材质超轻,防撕裂,具有良好的导电性和高的弹性,几乎打破所有记录,激起无数科学家的想象力和创造精神。现在已有多种适用于石墨烯的批量生产制造工艺,但依旧不完善,如结晶质量较高的石墨烯就不能以这种方式制造。为了解决这些问题,慕尼黑工业大学的教授进行化学气相沉积法对石墨烯晶体的生长进行检测并优化。


石墨烯在制备过程中最大的问题就是二维晶体结构通常不是完全均匀的,因为在多个位置晶体会同时开始生长,在结构相遇的地方会产生缺陷,对此研究人员通过氧气去除基底表面污染物,确保铜的表面尽可能不含结晶核来避免产生这种缺陷。此外,他们还研究了气体浓度和温度等参数对缺陷的影响,最终得到没有缺陷的高纯度石墨烯。

3.纯石墨烯在康涅狄格大学诞生

Synthesizing pure graphene, a 'miracle material'


【据phys网站8月29日报道】康涅狄格大学化学教授Doug Adamson利用了一种独一无二的方法,对纯净(未氧化)石墨烯进行剥离,制造出了可以应用在各种领域中的石墨烯纳米复合材料,改造之后的物质比钢还硬,比头发还细薄。


我们通常所说的“石墨烯”实际上是化学还原或热还原的氧化石墨烯。石墨烯氧化物中的氧气作为一种化学助剂,使得石墨烯更易于使用,与Adamson所述的不经任何处理的纯石墨烯相比,石墨烯中加入氧气会降低材料的机械性能,热性能和电性能。相比较,Adamson的工艺不需要任何额外的步骤或化学药品,全是以原始形式生产石墨烯。


他们的制备方法是将石墨放在水和油的界面处,为了达到热力学平衡状态,石墨烯片会自发扩散覆盖界面来降低系统能量,然后这些片材将排列成连续导电的三维结构。目前,他们将这种石墨烯制成石墨烯纳米复合材料,试图利用它进行电容去离子达到水中去盐的目的。

4.如何控制石墨烯的导电性?相关研究的现状与未来分析

Controlling traffic on the electron highway—researching graphene


【据phys网站8月31日报道】自罗格斯大学的物理学教授Eva Andrei发现石墨烯具有独特的电子频谱开始,无数科学家都在探究电子在石墨烯中快速移动的原因以及控制方式。


为什么电子在石墨烯移动速度如此之快?石墨烯与硅不同,由于缺乏能带隙,它的结构就像电子高速公路一样,电子在这里没有停止的迹象。石墨烯的电子是如此野蛮,难以被驯服,所以电子之间很难形成差距。并且在大多数材料中,电子以不同的速度移动,但在石墨烯中,电子都以相同的速度移动。导致电子在石墨烯中就像没有质量的光的粒子一样,这就是电子移动如此之快,控制困难的一个原因。


该如何控制?为了解决这个问题,威斯康星大学的研究人员开发了石墨烯纳米带。当纳米带的宽度小于3纳米时,大约是DNA链的厚度时,它会产生明显的能带隙,此时它将成为半导体。哥伦比亚大学的研究人员提出将石墨烯与氮化硼配对,得到了非常理想的搭配。此外,还有些其他办法,如拉伸石墨烯或在石墨烯的空白空间添加电荷来控制电子流。在未来,科学家将会把硅,锗和锡等材料与石墨烯组合起来,得到比单独的石墨烯更好的特性。

5.石墨烯电子结构可控,石墨烯晶体管的制造将更快更可靠

Scientists move graphene closer to transistor applications


【据sciencedaily网站8月29日报道】美国Ames实验室的科学家已能够成功地控制石墨烯的电子结构,相较于现有的硅基晶体管,这一技术上的突破可能就使得石墨烯晶体管的制造变得更快更可靠。


他们发现在石墨烯与其碳化硅基底间插入稀土金属离子,将对控制价带和调整带隙至关重要。因此Ames实验室结合自身优势,通过理论计算出放置这些金属原子的具体位置,以便控制量子属性,从而按照他们想要的方式来表现材料性能。

6.应变石墨烯及其他应变二维材料的奇异特性

Properties of strained graphene and other strained two-dimensional atomic materials


【据phys网站8月30日报道】阿肯色州立大学物理教授上近期在著名的《物理学进展》上发表了有关应变石墨烯及其他应变二维原子材料性质的综述性文章。


该文章证明了机械形变的晶体学描述,以及用于不同种类的代表性变形场的衍射图,同时检查了研究应变石墨烯电子性能的各种理论方法。除此,还介绍了用应变方法调整石墨烯光导率的最新进展,为石墨烯在设备应用上开辟了一条新路径。

7.迈向海水淡化智能时代—石墨烯淡化海水

Toward a smart graphene membrane to desalinate water


【据sciencedaily网站8月30日报道】由日本神州大学的科学家和宾夕法尼亚州立大学ATOMIC中心的主任组成的国际研究团队,开发了一种利用石墨烯进行海水淡化的新工艺,比目前的纳膜过滤技术更强大,前景更好。


该团队开发的混合膜采用简单的喷涂技术,将溶液中的氧化石墨烯和少量层状石墨烯的混合物涂到用聚乙烯醇改性的聚砜树脂的主链支撑膜上,显著提高了耐腐蚀性,采用聚乙烯醇作粘合剂,克服了石墨烯氧化物易溶于水的特点。森田仁教授认为这是朝着具有环境自适应能力、更高效的智能膜迈进的第一步。

8.石墨烯进军天文领域,能够精确捕捉低频光子

Graphene detects low-energy photons


【据nanotechweb网站9月1日报道】近年来,科学家成功地研制出能够检测各种光量子的光电探测器,然而,检测低频光子并不容易,现有技术主要是通过记录探测器材料吸收单个光子时温度的升高来检测。最近,研究人员发现一种新技术,如果将石墨烯耦合到超导体中,那么将可以检测到单个光子在较宽电磁光谱范围内从高到低的能量射频。


在研究中发现,在没有光子的情况下,超电流可以通过石墨烯,可检测到超导触点之间没有电压差。然而,当光子被吸收时,石墨烯中的电子被加热阻挡超导电流,因此可以测量到电压尖峰。通过这种机理,石墨烯器件可检测到低频光子。除此之外,石墨烯还对低频光更敏感,只要一个微波光子就能使石墨烯的温度加倍,因此这种新单光子探测器可用于天文学和量子信息处理。

9.麻省理工最新研究成果!——碳纳米管能有效降低玻璃碳的转变温度

Carbon nanotubes lower the transformation temperature of glassy carbon


【据phys网站9月4日报道】去年麻省理工学院的研究人员发现,在1000摄氏度以焙烧的方法将酚醛树脂转化成玻璃碳材料,可以实现高强度和低密度的最佳组合。现在,他们发现纳米结构有助于制造玻璃碳复合材料,通过在800℃时向该材料中加入一小部分碳纳米管,他们得到了类似的玻璃化转变。


碳晶粒排列得越紊乱,则玻璃碳材料中的硬度就越高、密度也越低,这是由于在无氧环境下焙烧酚醛树脂所致,这种变化赋予材料更好地可制造性。除此,碳纳米管使复合材料的结构在中尺度上能够演变得更快,所以它才能在较低的加工温度下达到其最终状态。范德堡大学教授站在制造的角度对此发表评论,他认为将微晶尺寸和低温组合在一起是非常有趣的,这是一项高质量的研究,它为优质复合材料的制造/合成提供了路线。

10.受益于碳纳米管和可调色OLED,新的可穿戴式心脏监护仪研制成功

Nanotube electronics and colour-tuneable OLEDs make wearable cardiac monitor


【据nanotechweb网站9月4号报道】最近,韩国首尔国立大学的研究人员和首尔基础科学研究院的研究人员共同设计了一款新的可穿戴式心脏监护仪,其中包含碳纳米管电子器件和有机发光二极管,以接收电压改变颜色。同时,实时监测和显示心电图信号的装置也可以直接应用于皮肤。


这种新型心脏监护仪中包含可伸缩金电极,用于检测心电图(ECG)信号,并靠四个P型碳纳米管晶体管将信号放大。对于正常和健康的ECG信号,程序会使可调色有机发光二极管(CTOLED)产生红色,粉红色和白色等相对应的电压值;对于异常的ECG信号,程序会提供与蓝色,天蓝色和白色等颜色变化相对应的电压。

友情链接:

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2.国外碳材料前沿最新(8.16~8.28)盘点:CO2用于制备碳纳米管材料/石墨烯超级电容器打印初试告捷


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