理论教育 石墨烯的未来展望

石墨烯的未来展望

时间:2023-07-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:科学界和工程学界所有领域的研究人员认为,石墨烯将是未来的神奇材料。对石墨烯的热情甚至已促使他们设想有关石墨烯的多种未来应用。这是一种基于石墨烯的光电探测器。该公司目前致力于开发石墨烯设备,为将来一系列的光学传感器产品打下基础。相同的是,在发现了石墨烯后,科学家们已经有条不紊地投入到对石墨烯的深入研究工作中。只有时间能证明石墨烯的有用程度。

石墨烯的未来展望

科学界和工程学界所有领域的研究人员认为,石墨烯将是未来的神奇材料。对石墨烯的热情甚至已促使他们设想有关石墨烯的多种未来应用。甚至诺贝尔奖的评委们都做出如下评论:大部分石墨烯的实际应用“不只存在于人们的幻想中,许多应用都已被证实”。

丽贝卡·克兰西(Rebecca Clancy)幻想:“两个传感器之间的手推车可以自动前行,手推车里的各件商品可以立即被扫描出,然后一眨眼的功夫便可计算出最后的总价。”这也是家庭主妇们期望得以成为现实的幻想。

近年来有关石墨烯特性的众多发现为科学家们设想石墨烯的未来打开了一扇上帝之门,这涵盖了如下所有领域:

•研究石墨烯电子在磁场中的动态性得到了令人意想不到的结果,这使德国亥姆霍兹-德累斯顿-罗森多夫研究中心的科学家们相信,新一代独特的激光技术成为可能。

•美国公司石墨烯3D实验室设想将石墨烯增强尼龙材料用于3D打印技术中。

•一个由欧盟出资的项目正集中开发一款基于石墨烯的扫描仪,用于揭示艺术作品中肉眼看不见的信息以及画布上其他历史隐藏元素,如最初的草图、之前使用的油料以及画笔的方式。通过此扫描仪,可知晓这些伟大的艺术品是如何创作出的,以帮助人们对这些画作进行修补,如图9.1所示。

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图9.1 (a)公元3世纪的陶器 (b)使用结构光扫描仪的3D采集装置 (c)在后期处理前来自原始数据的3D模型 Taken from Graphene-Info.com newsletter December 2014.

斯德哥尔摩大学的研究人员通过冷冻氧化石墨烯、纤维素纳米纤维以及纳米黏土棒的混合物,开发出一种超绝缘层阻燃泡沫材料。这种材料可用于未来的房屋保温技术中。(www.daowen.com)

诺基亚公司的研究与开发中心已拥有一项光学传感器的专利。这是一种基于石墨烯的光电探测器。该公司目前致力于开发石墨烯设备,为将来一系列的光学传感器产品打下基础。

•人类可在5s内将手机充满电,这一天并不遥远。

•无毒、成本低廉且充电迅速的石墨烯电池可用于电动汽车,其充电速度堪比给汽车加油的速度。

大量的关于石墨烯的独特的且基于属性的应用的新闻,每个月都有发布。

据观察,无论何时,一项新的产品受到瞩目,科学家们就会集中开始研究该材料,并期望这种全新的材料能解决科学界现存的许多问题。这一点可具体参照对富勒烯材料的开发。研究富勒烯材料是基于它可以打破现有科学界的僵局。然而经过几年的研究,科学家们发现富勒烯除了能解决学术方面的问题外,并无任何特殊的应用。随后才有了碳纳米管、碳纳米纤维以及许多其他形式的纳米碳材料。科学家们对这些材料的研究尽心尽力,许多问题幸运地得以解决,如制备材料的成本降低。事实上,研究趋势表明:纳米碳可以低廉的价格进行合成,并且对许多工业化应用来说是十分有用的材料。

相同的是,在发现了石墨烯后,科学家们已经有条不紊地投入到对石墨烯的深入研究工作中。许多还在试验规模的应用已初见端倪。而生产大量大面积的石墨烯工作也正在努力进行中且生产成本也已有所降低。科学家们对石墨烯也抱有许多期待,人们也希望石墨烯能打破目前科学界陷入的许多僵局。

只有时间能证明石墨烯的有用程度。石墨烯会像富勒烯那样被企业家们迅速遗忘还是成为像碳纳米管(甚至超越碳纳米管的有用性)那样的材料?或许只有时间能给出答案。

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