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Magic!近两周(11.01-11.12)国外石墨烯领域频获进展,石墨烯表征临时国际标准出台/六方金刚石形成假说被验证/快速测定石墨烯模量的新方法诞生
1.重大突破!用纸制作出第一台喷墨印刷的石墨烯应变传感器

来自英国和意大利的研究人员用纸制作了第一台喷墨印刷的石墨烯应变传感器,该装置具有极高的灵敏度,即使只有非常小的应变也能对此反应,它可用于机器人皮肤、健康监测应用以及智能包装等应用中。


科研人员将石墨烯薄片网分散在水中制备导电线,并用喷墨打印机沉积在纸材上制成应变传感器。这种应变传感器的主要特点是灵敏度高且可调,即使是非常小的应变,该装置也能表现出高达125的测量系数,并且其整体灵敏度可以通过控制打印参数(如液滴间距和印刷次数)来调节。变化规律为,打印行数越多,器件的灵敏度就越高。
2.石墨烯能够在柔性材料上实现电子高速运转

太赫兹辐射是指频率范围从100千兆赫到10太赫兹的电磁波,为了满足无线通信中对宽带安全越来越高的需求,人们开始转向研究太赫兹频率的系统和组件。最近,查尔姆斯理工大学的研究人员发现,借助石墨烯可成功制备出柔性太赫兹检测器,可应用于医疗、物联网以及新型传感器等领域。


最新的聚合物技术已经可以在柔性基底上生产高频单元,在这种技术的帮助下,研究人员在塑料基板上使用石墨烯晶体管开发出用于太赫兹频率的柔性检测器。它具有独特的功能,在室温下能检测到频率范围330到500千兆赫兹的信号。并且它是半透明的且非常灵活,所以在医疗保健方面也有很大的应用前景。
3.单壁碳纳米管掺入半导体可使热电性能显著提高

美国国家能源可再生能源实验室的科学家称,用碳纳米管薄膜制造的有机半导体,热电性能得到显着改善,因此可以将它集成在织物中,将废热转换为电力充当小电源。


他们将半导体性的单壁碳纳米管薄膜掺入n型半导体和p型半导体中,通过对电热功率因数测量他们发现热电性能提升明显。他们的实验包括两个阶段,第一个阶段已经制得膜,但仍残留了大量的绝缘聚合物,所以第二阶段是去除单壁碳纳米管薄膜中的聚合物从而改善热电性能。

4.重大发现!快速测定石墨烯材料性能的新方法!

来自荷兰代尔夫特理工大学微纳米系统动力部的教授们在高频非线性动力学的帮助下,开发出了一种测定石墨烯材料性能的新方法。这种新方法能够精确测量石墨烯的杨氏模量(弹性模量),并能使测量过程变得更快。


石墨烯的杨氏模量很难测量,而且以往都是由原子力显微镜的方法测量的,但是这种方法并不理想,因为探头的尖点会影响到测量结果。代尔夫特理工大学的研究员采用了一种完全不同的方法测量,他们利用静电力作用,使石墨烯膜发生非线性共振。在干涉测量装置的帮助下,他们在超过10MHZ的频率下对这些膜的动力学特征进行了测量。相较于原子力显微镜,这种方法更快而且更适合于测量大量的石墨烯膜。

5.陨石撞地球形成六方金刚石的假说被华盛顿大学验证

六方金刚石比普通的结婚钻戒类金刚石更坚硬,它被认为是含有大块石墨的陨石撞击地球形成的,但无定论。最近,华盛顿州立大学研究人员的一项新研究验证了这个说法。


在最新的实验设施的帮助下,研究人员首次观察并记录了高度择优取向的热解石墨在冲击压缩下生成六方金刚石的过程,还揭示了它形成的关键细节。数据表明在500000个大气压的压力下,高度取向石墨形式的结晶结构转变为罕见的六角金刚石的形式,这比以往认为的反应压力要低四倍左右。这一发现有助于行星科学家利用陨石坑中六方钻石的存在来估计撞击的严重程度。下一步,他们将继续研究经冲击压缩的纯六方金刚石在什么样的条件下可以被修复。
6.薄膜涂层技术展前线报告:金属氧化物涂覆改性石墨烯层

上月在英国举办的一个科学与工业薄膜涂层技术展上出现了两个很好的项目:克兰菲尔德大学和剑桥合作用氧化铝涂覆石墨烯形成复合阻隔层、帝国理工学院将石墨烯转移至钛酸锶基底上制出可调电容器。


第一个展:石墨烯不能很好地阻隔蒸气,会出现渗透现象。所以研究人员决定用致密的氧化铝帮助石墨烯形成阻隔层。他们采用化学气相沉积技术制备单层石墨烯后立即用原子层沉积涂覆25-50纳米厚的氧化铝层,得到的复合材料可达到所需的水蒸气透过率。

第二个展:帝国理工的研究人员将石墨烯上的外延氧化物薄膜转移到钛酸锶和氧化镁衬底上,利用反射高能电子衍射观察发现,50纳米厚的钛酸锶与下基底保持外延关系,和石墨烯接触的上纳米层没有外延生长。这种生长模式增加了界面剪应力,导致石墨烯层被部分折叠,外延和不外延的区别导致电容器可调。
7.石墨烯与碳纳米管之间的褶皱使能量传递更快


莱斯大学研究人员最新发现,石墨烯片和连接碳纳米管的纳米管之间的连接处出现“皱纹”时,通过柱状石墨烯的热量传递得更快。这项研究突破以往局限,发现影响柱状石墨烯材料特征的第三个参数——石墨烯和碳管间连接方式。


以往要将扁平石墨烯和圆形纳米管进行无缝连接需要对碳六元环结构进行调整,比如使六个七元环与六个六元环交替排列,使板材转90度成为管。但研究团队认为这不是热传输的最佳配置。他们采用三个八角形替代六个七角形,这会使石墨烯薄片的顶部和底部起皱。但测试表明热传递随皱纹出现变快了,这种连接配置的微妙特性对热传输具有显著影响。他们认为是结合处非六边形环数目的减少使热传输速度变快。

8.石墨烯表征临时国际标准出台

每个企业家都清楚材料标准化对行业的应用的重要性。石墨烯的早期应用很多,但没有一个标准化标准,石墨烯样品的质量和性能很难保证。最近,英国国立石油大学的物理实验室和石墨烯研究所合作制作了一本指南,为石墨烯结构表征确立标准。


该指南题为《石墨烯结构的表征》,它汇集了石墨烯领域公认的检测技术,并定了验证材料特性所需的精度要求,为今后的国际标准奠定了基础,加快石墨烯技术的发展,提高石墨烯生产的可靠性和可重复性。这项指南已得到曼彻斯特大学高度评价。

9.曼彻斯特大学用石墨烯薄膜制备出高灵敏压力传感器

曼彻斯特大学的科学家利用石墨烯薄膜制造出了高度微型化的压力传感器,该传感器在很大的工作压力范围内仍然对微小的压力变化检测保持极高的灵敏度。


石墨烯只有一层单原子层厚,且它的韧度和强度远远高出普通材料,但单层石墨烯膜的生长和使用过程会造成裂缝和针孔,这会使导致石墨烯器件失效。为了解决这个问题,研究人员将石墨烯膜与一个非常薄的聚合物支撑层结合在一起,这使得我们能够在一个小的区域内制造出成千上万个漂浮的石墨烯膜,制得高性能压力传感器。这项技术可用于电子产品和新型医疗设备的下一代触摸屏。

10.重大新闻:长碳纳米管可能致癌

英国莱斯特医学毒理学研究室的研究人员首次在小鼠身上发现长而薄的碳纳米管可能与石棉具有相同的致癌作用:它们可以诱导间皮瘤的形成。


这次研究不同于以前的短期研究,这是第一次对小鼠进行数月的观察。在动物实验中,研究人员在小鼠的胸膜中放置了长碳纳米管,实验周期内32只小鼠中有10%到25%在肺周围出现了间皮瘤。但研究人员强调,只有薄、长且具有生物持久性的纳米材料才是危险的,因为它们不会在体内分解,而那些更短、更厚或缠结的纳米管可被巨噬细胞吞噬和清除出体外。研究人员希望这项调查能够帮助某些制造商在选择用于生产新兴技术的纳米材料时,可以选择更安全的纳米纤维。

11.石墨烯应用开发新方向——控温鞋

意大利石墨烯公司IIT与在意大利处于领先地位的制鞋公司FADEL合作研发新型石墨烯鞋,这种鞋将具备更好的耐久性并拥有温度调节功能。


在这款新型鞋的制造时发现,将几层石墨烯薄片(仅占鞋体重量的1%)添加到鞋底(聚氨酯材料)中,测试显示出材料中分散的热量在升高,防水性能变得更强并且抗菌性能得到显著改善。他们打算用液相剥离方式制备石墨烯,这种方法比较适合量产而且成本较低。目前IIT的研究人员正在尝试优化石墨烯添入聚氨酯的工艺,一旦两方合作完成,又将是石墨烯技术带来市场波动的一个好例子。


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