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德國石墨烯行業(yè)淺析:成果豐碩 應(yīng)用前景廣闊

發(fā)布時間: 2015-01-15 11:36:58    來源: 電池中國網(wǎng)綜合
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[摘要]德國作為歐洲較早研究石墨烯的國家,在2009年即宣布投入巨資研究這種即將在未來改變?nèi)祟惿畹纳衿娌牧稀1M管取得的科研成果頗豐,但時至2015年,德國的石墨烯商業(yè)化進(jìn)程仍頗為緩慢。

  首先,研究人員要確定,他們的納米導(dǎo)線是否是完美的導(dǎo)體,導(dǎo)線長度是否會影響其導(dǎo)電性能。為此,研究人員必須進(jìn)行一種頗為棘手的實(shí)驗(yàn):他們要在不同的電壓下,觀察石墨烯帶在不同長度下的電流。因此研究人員要用一條石墨烯帶,將掃描隧道顯微鏡的尖端與一塊黃金的表面相連。

  在電壓較高的情況下,石墨烯帶很容易燒毀“,馬提亞斯˙科赫(MatthiasKoch)說,此次試驗(yàn)即是他博士論文的主題。”雖然我們在試驗(yàn)中掌握了一些竅門,但也要嘗試多次,才能成功將二者相連。“

  測量發(fā)現(xiàn),電流經(jīng)過石墨烯的方式與經(jīng)過銅線不同。電子在石墨烯中以量子的隧道效應(yīng)方式的通過。而經(jīng)典物理學(xué)認(rèn)為只有量子才能以此方式通過,這對于其它物質(zhì)是一重?zé)o法跨越的屏障。

  需要跨越的距離越遠(yuǎn),到達(dá)另一端的電子就越少。”因此,納米導(dǎo)線的導(dǎo)電性與其長度相關(guān)“,科赫說。以隧道效應(yīng)通過的電子,遠(yuǎn)遠(yuǎn)少于同等條件下使用傳統(tǒng)導(dǎo)體通過的電子。

  石墨烯原子磁化狀態(tài):

  來自瑞士、德國和美國研究人員組成的研究團(tuán)隊(duì)揭開了石墨烯原子與金屬基底材料之間的聯(lián)系,原來墨烯上原子的磁化狀態(tài),被石墨烯所生長的金屬基底材料悄悄“操控”著。研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為這一發(fā)現(xiàn)可以應(yīng)用在未來的計(jì)算裝置上。

  在研究吸附于單層石墨烯上的鈷原子時,研究人員注意到其產(chǎn)生了面內(nèi)磁化;但是,當(dāng)石墨烯生長于釕基底上,鈷原子的磁化效應(yīng)又搖身一變,成為面外磁化。經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn),研究人員認(rèn)為,通常來說,石墨烯上原子的磁化狀態(tài)會受到所用初始金屬基底材料類型的影響。這一發(fā)現(xiàn)意味著磁化過程可以“私人訂制”,為基于原子自旋狀態(tài)而制備的自旋電子器件材料帶來了新可能。

  更進(jìn)一步,研究人員還發(fā)現(xiàn)碳原子與基底材料之間相互吸引力的強(qiáng)弱也取決于基底材料的金屬種類。比如說,如果用釕做基底,可觀察到強(qiáng)吸引力;但如果基底換成銥或鉑,則表現(xiàn)出極其微弱的吸引力。研究人員解釋說,這是因?yàn)樗褂玫慕饘俨牧喜煌荚雍徒饘僭又g的距離遠(yuǎn)近也不同;反過來,這也意味著碳原子和金屬基底兩者之間的電子轉(zhuǎn)移同樣會受到影響,最終不同類型的石墨烯片層得以產(chǎn)生。

  商業(yè)化應(yīng)用:

   日前,西班牙Graphenano公司與西班牙研究機(jī)構(gòu)研發(fā)出全球首例石墨烯聚合材料電池。德國兩大知名汽車廠商將在近期進(jìn)行這款電池的相關(guān)試驗(yàn)。如果試驗(yàn)順利,這種石墨烯聚合材料電池可能得到大規(guī)模推廣應(yīng)用。

  盡管德國于2009年就開始投入大量資金進(jìn)行石墨烯方面的研究,但其產(chǎn)業(yè)化成果并不突出。這也說明對于石墨烯這種新興材料,目前世界各國幾乎處于同一起跑線上。誰在低成本、大規(guī)模量產(chǎn)上有所突破,誰就將獲得產(chǎn)業(yè)發(fā)展的先機(jī)。

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