揭秘石墨烯黑技術(shù)

揭秘石墨烯黑技術(shù)

10月25日揭牌的北京石墨烯研究所是北京市科委推動的國家科技創(chuàng)新中心首批新研發(fā)機構(gòu)。未來將重點關(guān)注石墨烯行業(yè)的核心技術(shù)研發(fā)和相關(guān)服務，北京石墨研究院將為我們帶來哪些新的石墨烯技術(shù)和新產(chǎn)品，以及如何探索殺手锏，特別是大規(guī)模制備技術(shù)的應用北京石墨研究所所長劉中凡院士向記者介紹了我們不知道的石墨烯黑技術(shù)。

北京石墨烯研究所發(fā)明了卷對卷連續(xù)動態(tài)石墨烯薄膜生長方法，成功研制了大型化學氣相沉積（CVD）生長設備，據(jù)報道，目前研究所的薄膜制備技術(shù)每年可生產(chǎn)2萬平方米的石墨烯薄膜。此外，研究所還率先在世界范圍內(nèi)開發(fā)了4英寸單晶石墨烯晶圓的批量生產(chǎn)設備，研究團隊采用超凈石墨烯制備技術(shù)，使石墨烯薄膜的表面清潔度達到90%以上，并賦予其高導電性、低接觸彈性。色調(diào)和透明度高，代表了目前石墨烯薄膜制備的最高水平。

所謂超級石墨烯玻璃是在傳統(tǒng)玻璃上直接生長石墨烯薄膜，賦予普通玻璃導電性、導熱性、自清潔性和生物相容性等特性，劉中凡的團隊創(chuàng)新了一系列的CVD生長方法，實現(xiàn)了石墨烯在任意形狀的玻璃上的直接生長。并成功研制了一套大型的超石墨烯玻璃制備設備，年生產(chǎn)能力5000平方米。

這種新型石墨烯玻璃產(chǎn)生了一系列新的應用，包括智能窗、觸摸屏、智能投影墻、玻璃電熱板、防霧鏡、高效細胞培養(yǎng)皿和光學傳感器，為傳統(tǒng)玻璃產(chǎn)業(yè)的升級開辟了新的道路。

基于CVD生長技術(shù)，研發(fā)團隊實現(xiàn)了石英光纖表面石墨烯層的可控生長。研制的光纖具有優(yōu)良的防腐性能，機械強度和特殊的光電特性有顯著的提高。

據(jù)報道，新型烯烴光纖電光調(diào)制器的開關(guān)電壓僅為3伏，遠低于商用無機晶體電光調(diào)制器，可用于制作光纖探測器、光纖傳感器、鎖模超高速激光器等。在。它有望成為光纖領(lǐng)域的革命性新技術(shù)。

尤其是烯烴碳防腐光纖在今后的油井中有著重要的應用，一般油井傳感主要依靠不銹鋼軟管密封結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)光纜的耐腐蝕性。然而，由于光纜受力大，油井腐蝕性強，溫度高，傳統(tǒng)光纜不能滿足目前的需要，石墨烯的隔離能力大大提高了油井傳感光纜的耐久性。

研究所發(fā)起的石墨烯緩沖層技術(shù)大大提高了GaN等薄膜材料的外延生長質(zhì)量，提高了LED的輸出功率35%，降低了開路電壓，穩(wěn)定了高注入電流下的發(fā)光波長。

鑒于石墨烯具有良好的導熱性，引入石墨烯有望提高LED器件的散熱性能和使用壽命，成為新一代半導體照明的核心技術(shù)。

與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，石墨烯玻璃纖維的力學和熱性能有了顯著的提高，有助于改善導彈和各種飛行器的飛行特性，從而提高制導精度。

在民用運輸領(lǐng)域，這種新型玻璃纖維具有廣闊的應用前景。其獨特的力學、熱學和電學性能將提高民用交通的智能化和低能耗，因此石墨烯玻璃纖維已成為石墨烯在軍民融合領(lǐng)域的應用實例。

石墨烯輪胎具有很高的耐磨性。添加少量石墨烯粉可以替代普通輪胎生產(chǎn)中使用的炭黑，延長輪胎的使用壽命，同時石墨烯導電輪胎可以在不同接地條件下連續(xù)可靠地獲得車體的靜電，提高輪胎的抗?jié)窕浴、在一定程度上降低滾動阻力，有效降低油耗和二氧化碳排放。

據(jù)劉中凡介紹，北京石墨研究所計劃在10年內(nèi)投資20億元。目前已成立數(shù)百個研發(fā)管理團隊，5個研發(fā)部門，第一批公共儀器平臺設備已到位，未來將致力于打造石墨烯產(chǎn)業(yè)的基石和核心競爭力。我相信在不久的將來，會出現(xiàn)更多的石墨烯黑技術(shù)。

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