最近一周(11.13-11.18)国外石墨烯应用频出亮点:比铜更牛的碳管纤维天线/解决发热难题的石墨烯晶体管/纳米线低能耗滤水器
时间:2017-11-20
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来源:新材料在线
1.印度理工学院研发高表面积纳米管线材料低能耗滤水器
印度理工学院的研究团队开发了一种滤水器,这种滤水器由纳米线和纤维素构成,拥有很高的脱盐能力,是目前耗能最低脱盐能力最强的滤水器。
碳纳米管是疏水的,但与高度亲水的纤维素结合后,润湿性大大提高。两者的结合综合发挥了碳纳米管的高表面积和纤维素亲水性的优势,可使离子迅速地从水中脱离。目前这种滤水器已申请专利,但研究团队称将乐意对所有公司直接授权技术。
2.钾电池发展的难题被碳纳米球解决
中科院曹教授团队发现了合成空心碳纳米球的新方法,并用碳纳米球制造了一种钾离子电池,这种电池可成为锂离子电池替代品,因为成本更低廉。
曹教授团队改变传统制备空心碳结构的方法,采用聚合树脂来控制纳米球的生长,在1200°C烤箱中碳化为最终的空心碳产品。他们将这些纳米球作为钾离子电池中的高容量阳极,减轻了大量钾离子堆积对电极造成的问题。以纳米球作为新型阳极材料会增加电池系统的能量密度,从而比传统的锂离子电池有更大的优势。
3.如何生产高质量碳纳米管纤维?莱斯大学给出建议
莱斯大学的科学家们最近提出了一些改善纳米管性能的方法,比如在合成过程中增加纳米管的长度或者选择浮动催化剂法,这些小举措都会对碳管性能产生较大影响。
他们认为最好选用长碳纳米管制造能导电的连续碳纳米管纤维,因为长纳米管的制备并不比短纳米管的制备复杂,但力学强度和导电率都远高于短碳管。在制备时,最好选择浮动催化剂法,因为这种方法有两个预先处理杂质的过程,使最终得到的纤维中杂质含量能减少到材料占比的5%。
4.石墨烯新应用—可以过滤有机溶剂的超级纳米膜
一直以来用碳基材料-氧化石墨烯制备出的薄膜都被认为不能过滤有机溶剂,然而一个由英国,中国和西班牙组成的研究团队最近将其证伪,并根据他们的理论制备出目前最先进的有机溶剂纳米膜。
氧化石墨烯与普通的石墨烯类似,但表面覆盖着含氧基团,如羟基,氧化石墨烯片很容易堆叠在一起,形成极薄的,机械强度很强的薄膜。这些薄膜由数以百万计的,较小的薄片氧化石墨烯组成,在这些薄片之间存在纳米通道。也正是得益于这些相互关联的石墨烯短通道,这种薄膜才有机溶剂具有渗透性。如果要制高效过滤器,不仅需要溶液能以高流速通过,还必须有一个精确的筛孔尺寸,对于这两个要求,这种氧化石墨烯膜都满足。研究人员认为这种膜将为化学、制药和石化工业带来新的应用。
5.太空旅行!石墨烯旗舰项目小组和欧洲太空总署第一次合作
石墨烯旗舰项目的研究者们与欧洲太空总署(ESA)合作,准备在本周进行两项与空间应用相关的石墨烯技术测试实验:探索石墨烯作为太阳帆上的光推进材料和卫星循环热管的智能涂层的优势。
第一个项目内容为,在146米高的塔上弹射一个包含实验设备和实验人员的太空舱,在9.3秒的失重状态中创造极端微重力条件完成实验。
第二个项目中的卫星循环热管已在地面进行过测试,结果很好。现准备在极端微重力条件下测试石墨烯的电、机械和热性能,这将是首次对石墨烯在卫星循环轨道方面的应用测试。可以从这次石墨烯旗舰项目小组和欧洲太空总署的合作中看出,在未来2到4年里,石墨烯将被进一步推进到太空工业中。
6.解锁超低能耗晶体管,2D材料功不可没!
约克大学和罗马帝国大学的研究人员发现,单层石墨烯和过渡金属二硫族化合物可以很好抑制半导体器件过度发热的情况,这项新研究将会引领人们研发急需的低能耗电子设备。
一直以来人们都在寻找能对电子自旋进行有效电控制的良导体。石墨烯就是一个很好的选择,因为它有极完美的结构和电子特性。所以他们选择石墨烯,并发现当二维石墨烯与某些半导体分层材料配对时,可以很轻松地抑制器件发热。更令人惊讶的是,二硫化物单层上的石墨烯中电子的自选转换率高达94%。这就意味着,开发超紧凑更环保的自旋器件成为可能。并且这项研究结果将促进低能耗电子设备的产生,使未来设备的耐用性提高。
7.碳纳米管纤维制轻质天线,性能可媲美铜天线重量却只有二十分之一
莱斯大学的研究人员用碳纳米管光纤制成无线天线,测试性能与铜匹敌,重量仅为铜天线二十分之一。这种天线在重量和柔韧性方面有不可比拟的优势,在航空航天和可穿戴电子设备领域将有着非常巨大的应用潜力。
他们在1千兆赫和2.4千兆赫的常见无线通信频率下,将纳米管光纤与标准铜天线切割成相同的长度,然后在一个定制的平台上测试各自辐射信号的性能。他们发现,碳纳米管光纤不仅在同等直径和横截面积的情况下获得了与铜相同的性能,重量还仅为铜线的二十分之一。在这些频率下,碳纳米管材料表现得就像一个典型的导体。
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