对石墨烯知识的了解：石墨烯应用领域及面临的挑战
　　7月8日，东旭光电在钓鱼台举办了石墨烯基锂离子电池产品发布会，推出了世界首款石墨烯基锂离子移动电源&&烯王&。
　　12月1日，华为中央研究院瓦特实验室在第57届日本电池大会上，称在锂离子电池领域实现三个方面的技术突破：
　　- 在电解液中加入特殊添加剂，除去痕量水，避免电解液的高温分解
　　- 电池正极选用改性的大单晶三元材料，提高材料的热稳定性
　　- 采用新型材料石墨烯，可实现锂离子电池与环境间的高效散热
　　那么，什么是石墨烯? 具备哪些优良特性?在哪些领域拥有潜力?需克服哪些挑战?
　　由碳元素组成的一种层状材料，石墨烯具有SP2杂化2D结构
　　就其形成过程来看，石墨烯由层状结构堆叠而成
　　与碳纳米管、ITO比较，石墨烯独特的结构决定其优良的材料特性
　　既然石墨烯这么好，我们来看看它能应用于哪些领域?
　　潜在应用：
　　1、单分子气体侦测
　　石墨烯独特的二维结构使它在传感器领域具有光明的应用前景。巨大的表面积使它对周围的环境非常敏感。即使是一个气体分子吸附或释放都可以检测到。
　　当一个气体分子被吸附于石墨烯表面时，吸附位置会发生电阻的局域变化。石墨烯具有高电导率和低噪声的优良品质，能够侦测这微小的电阻变化。
　　2、导热材料
　　2011年，美国佐治亚理工学院(Georgia Instute of Technology)学者首先报道了垂直排列官能化多层石墨烯三维立体结构在热界面材料中的应用及其超高等效热导率和超低界面热阻。
　　3、太阳能电池
　　南加州大学维特比工程学院的实验室报告高度透明的石墨烯薄膜的化学气相沉积法在2008年的大规模生产。
　　石墨烯的应用领域之广小到原子尺寸，大到飞机火箭等，未来的应用前景更是不可估量。
　　那么，石墨烯作为当下的&新材料之王&，目前存在的主要挑战有哪些?
　　制备工艺方面：
　　如何在基本特定位置制备无缺陷、无杂质、任意成熟的石墨烯&如何改进CVD或开发新制备工艺大面积制备石墨烯&如何实现石墨烯工业标准化生产
　　应用方面：
　　- 如何通过高精度掺杂有效调控其电学特性，进而实现石墨烯应用领域的拓展
　　- 如何找到石墨烯具有代表性的应用领域，快速推进商品化
　　石墨烯的问世不过短短的十余年光景，但它俨然已成为众多领域的研究热点。石墨烯将如何引领下一个颠覆的时代，把研究重任托付给科学家，做为消费者，我们期待期待石墨烯的绽放!
关注电子发烧友微信
有趣有料的资讯及技术干货
下载发烧友APP
打造属于您的人脉电子圈
关注发烧友课堂
锁定最新课程活动及技术直播
本研究发现基于非周期结构的广义表面波也可以实现石墨烯完美吸收。平面纯介质表面波系统为低成本和高性能的...
石墨烯是一种以碳原子组成的六角形呈蜂巢晶格的平面薄膜，是一种厚度只有一个碳原子大的二维材料。自石墨烯...
石墨烯的光子器件是下一代移动网络的潜在构建模块，可带来极高带宽的超高速数据流，许多分析师认为这对数据...
protomene的热膨胀很可能会发生在板间的结合上。当温度升高时，从低温半导体的48原子单元结构，...
氧化石墨烯是石墨烯的“孪生弟弟”。自2004年英国物理学家在实验室内用看似不可思议的“撕胶带”的方...
石墨烯产业基地 2018年各省市石墨烯基地汇总 在国家政策确立石墨烯新材料之王地位、集中力量促进石墨...
内在膜蛋白（IMP）不仅很难从细胞膜中提取出来，且具有典型的不稳定性，该特性使得对IMP的研究极富挑...
石墨烯产业基地 2018年各省市石墨烯基地汇总 在国家政策确立石墨烯新材料之王地位、集中力量促进石墨...
中国研究人员在最新一期《美国化学学会纳米》杂志发表报告说，他们开发出可以模仿狗鼻子嗅觉功能的高质量石...
电容器与超级电容器的区别，主要有以下几个方面，首先，电容器种类不同导致的储电量不同。最小的电容器仅能...
石墨烯有助于解决世界水危机，由石墨烯制成的膜可以让水通过，但把盐过滤掉。换句话说，石墨烯可以彻底改变...
据麦姆斯咨询报道，新型疏水固载生物传感器FLEX可与该公司Agile R100非标记型个人测定系统组...
石墨烯片不仅是无毒的，而且因为它们比常规染发剂中使用的着色剂分子大得多，所以它们不可能穿过皮肤。此外...
科学家研发人体芯片代替动物实验 这一芯片可容纳10种器官细胞，进而模拟人体内的循环系统。来自麻省理工...
说起石墨烯，几乎家喻户晓，其优异的机械和电学性能引起全世界科学家们疯狂的追捧。尽管目前在实验室中小尺...
近日，清华大学微电子系任天令教授团队在《美国化学学会·纳米》（ACS Nano）上发表了题为《仿生针...
激光诱导石墨烯技术还可在食物表面制作出可食用的生物传感器，监测食物中的大肠杆菌和其他潜在微生物。
一次美国走访学习的经历，让工信部赛迪研究院原材料所所长肖劲松陷入沉思：中美在石墨烯发展方面有很大差异...
自从英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konsta...
曾经那些歧视我们国家纷纷要求与中国合作。只不过，正如网络流传的那句话“昨日你对我爱理不理，今天我让你...
据介绍，Graphair 滤水方式相对传统方式要便宜、更快速和环保。而且 Graphair 并非以传...
从去年开始，全面屏概念的爆发让整个手机圈再一次热闹了起来，从一众手机厂商们扎堆式的推出全面屏产品的动...
石墨烯是碳原子以sp2杂化键合而成的蜂窝状二维材料，其基本结构单元是有机材料中最稳定的六元环。这种独...
石墨烯是零带隙半导体，具有独特的电子结构和优异的导电性。石墨烯运送电子的速率比硅快几十倍，石墨烯器件...
很多人都知道，石墨烯对于科技行业而言似乎是能够创造未来奇迹的福音，但你不知道的是这种材料对环境，甚至...
作为智能驾驶领域的龙头，四维图新布局优先，竞争格局凸现其稀缺性，市场也给予相对较高的估值。作为细分领...
魅族将携石墨烯全面屏手机踢开手机市场大门，据悉这是全球首款石墨烯全面屏手机。益于石墨烯材质屏幕的优良...
锂电池在当今人类社会生活中应用广泛，如电动汽车和便携式电子设备等。然而，这些商业化的锂电池能量密度偏...
石墨烯是已知的最薄的一种材料，并且具有极高的比表面积、超强的导电性和强度等优点。上述优点的存在是其拥...
COMSOL Multiphysics以高效的计算性能和杰出的多场直接耦合分析能力实现了任意多物理场...
英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯...
石墨烯是一种二维晶体，人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作...
如何使锂离子电池变得“更小”是许多的研究人员想要实现的目标。据报道，天津大学科学团队研制出了“硫模板...
爱荷华州立大学(ISU)植物科学研究所(PSI)研究团队已开发出新型石墨烯传感器，可利用黏在植物叶片...
据报道，石墨烯系统又迎来一项新的进展，中美科学家成功利用石墨烯系统引入第三个谐振子作为声子腔模，实现...
石墨烯作为一种碳基新材料，在各行业中都有广阔的应用前景，也是全球新材料关注的焦点。据报道，中国拥有全...
充电宝已经成为当代人出门必备的电子产品，可以免除许多手机没电的尴尬。在电池技术中石墨烯被称为是材料之...
石墨烯价格的下降和产品质量的提高将有效地刺激下游应用加快发展。展望2018年，石墨烯在电子、复合材料...
“石墨烯”又名“单层石墨片”，是指一层密集的、包裹在蜂巢晶体点阵上的碳原子，碳原子排列成二维结构，与...
英国曼彻斯特大学的研究人员将石墨烯传感器嵌入射频识别（RFID）设备中，以实现无电池、无线智能湿度监...
意大利和法国研究团队首次通过实验观察到7个原子宽的石墨烯纳米带的高强度发光现象，强度与碳纳米管制成的...
石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。石墨烯被称为“黑金”，是“新材料...
该项工作首次在实验上直接在原子尺度实现了对磁性原子间自旋相互作用的调制，验证了石墨烯掺杂载流子诱导 ...
本文介绍了什么是石墨烯、石墨烯的分类以及它的优异特性，其次介绍了石墨烯对发动机能带来什么好处或者作用...
石墨烯的实力越来越觉得不可思议，据报道，有人提出把石墨烯与布料结合，用数据化方式让石墨烯可穿戴设备成...
当谈到锂离子电池，你可以有快速充电或高容量两种选择。现在，三星的研究人员与首尔国立大学合作，已经找到...
传统电地暖有线缆，电热膜，地暖模块这几种，材料的话有合金、碳晶、和PCT陶瓷等。石墨烯电地暖和传统电...
将100 mg 氧化石墨分散于100 g 水溶液中，得到棕黄色的悬浮液，再在超声条件下分散1 h，得...
工信部、发改委、科技部、财政部近期联合印发《新材料产业发展指南》，明确提出大力发展石墨烯产业。多数市...
常规石墨烯材料生产主要有三种方式，一是对石墨进行剥离，二是对天然气、甲烷等进行化学气相沉积，三是氧化...
CVD法制备石墨烯的基本过程是：把基底金属箔片放入炉中，通入氢气和氩气或者氮气保护加热至1000℃左...
石墨烯以其特殊的结构，突出的导热性能、力学性能和电性能而备受关注。欧美、日韩等发达国家和一些跨国企业...
迄今为止，石墨烯已经被成功地与无机纳米结构、有机晶体、聚合物、金属有机框架结构、生物材料、碳纳米管等...
石墨烯是至今发现的厚度最薄和的强度最高的材料。薄是因为石墨烯是由碳原子构成的二维晶体，厚度只有一个原...
石墨烯电池被称为是新材料之王，它的作用让科学家预言其将“彻底改变21世纪”。作为目前最坚硬、导电导热...
12月18日，《自然纳米技术》（Nature Nanotechnology）在线发表了纽约市立大学研...
石墨烯产业化还处在发展初期，有待进一步突破。要真正实现产业化规模生产，实现石墨烯的巨大价值，还需要进...
研究员发现类似于雪花形状的分形设计，可以使石墨烯打破低光学吸收限制能够用于检测很宽范围内的光谱，实...
通过石墨烯材料气体的检测主要是基于在感测物质的吸附其电导变化。气态吸附物具有不同的组成和结构与石墨烯...
黑龙江省鹤岗市被确认有12.06亿吨石墨储量，为特大型晶质石墨矿床，是亚洲最大存量地区。华升石墨股份...
东旭光电的产品从平板显示材料到石墨烯，再到新能源汽车，各个板块之间的互动性非常强。”王忠辉解释，传统...
具有非平面几何结构和轴向手性的新型阳离子氮掺杂纳米石墨烯（CNDNs）的设计与合成，并通过单晶X射线...
石墨烯是目前自然界最薄的二维纳米材料，被称为“黑金”、“新材料之王”，具有十分良好的强度、柔韧、导电...
石墨烯的费米能级可以通过外电场调节，不同的费米能级对应不同的石墨烯/光耦合强度，从而实现可调吸收系数...
石墨烯超级电容器为基于石墨烯材料的超级电容器的统称。由于石墨烯独特的二维结构和出色的固有的物理特性，...
石墨烯是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。是目前在科技界最为流行的一种高性能材料，单层原子的厚度和...
石墨烯发热壁画是超导石墨烯取暖器：
　1、外观上：石墨烯红外发热壁画对比空调油汀这类传统取暖器来说...
石墨烯的制备需要尖端的制备工艺，但对资源消耗较少。通常氧化还原法的原材料为石墨，但石墨为原料制备石墨...
最近，在量子调控与量子信息重点专项项目的支持下，北京大学刘开辉研究员、俞大鹏院士、王恩哥院士及其合作...
石墨烯旗舰项目的主任Jari Kinaret表示：“这两个项目体现了石墨烯旗舰项目的双重特性：循环热...
rGO对浮游细菌和固定细菌的杀菌效果也不相同，对固定细菌的杀菌效果弱一些。这主要有以下原因，稳定细菌...
这项技术不仅为生物质废弃物回收利用的提供了一个有效途径，而且可以为超级电容器等可再生能源储存装置生产...
在导电剂的实际应用工艺中，通过将二维石墨烯与零维导电碳黑复合使用，前者构筑的“长程”导电网络和后者附...
景气调查指数报告指出，在取得众多成绩的同时，我国石墨烯产业发展还存在扶持政策针对性低、龙头企业数量较...
石墨烯被誉为“黑金”“新材料之王”。浙江优尚电热科技有限公司董事长薛光文介绍，在南方城市，居家采暖一...
研究人员将该结构色彩水凝胶条纹设计成一种具有防伪功能的动态条形码标签。这种条形码比现有的条形码提供了...
对于石墨烯产业化标准的制定，罗娜·费尔海德表示，重庆在石墨烯的研发和产业化方面处于主导地位，联合制定...
近几年柔性电子材料的研究取得了很大进步，关于石墨烯等新材料的研究异常火热。柔性电子材料具有高灵敏度、...
据了解，石墨新材料深加工项目总投资8亿元，占地约100亩，拟在东区高梁坪工业园区新建年产2万吨石墨新...
据中国石墨烯产业技术创新战略联盟产业研究中心编写的《2017全球石墨烯产业研究报告》预测，全球石墨烯...
事实上，即使是常见的鳞片石墨，其结晶颗粒、结晶程度也会有所不同， 鳞片的排布规律也会有很大差异，既可...
石墨烯原材料选择、制备及应用 前言 2004 年，Manchester大学的Geim小组首次用机械剥...
针对光解水制氢过程中的逆反应严重、氢气难分离和存储的问题，研究人员从前人的研究工作得到启发：石墨烯能...
利用石墨烯为原材料，结合医学、仿生学、分子与纳米复合技术、计算机辅助设计等，解决石墨烯分散问题，优化...
目前主流智能手机主要在屏幕下方覆盖一层氧化铟锡从而获取触控输入，虽然这种材料的透明度和导电性比较好，...
石墨烯被称之为材料之王，它的潜能那肯定不用说，否则也不会有这称号。但依然有人对石墨烯产生质疑，许多不...
意大利和剑桥大学纳米科学石墨烯旗舰研究所已经表明，它们可以创建一个使用石墨烯由液相剥离和转移涂层和喷...
研究人员曾利用纳米技术操控、膜间修饰小分子等技术做了诸多努力但仍不能如愿。方海平团队在水合离子与芳香...
石墨是柔性材料，很容易变形，采用球磨进行球形化等粉体加工处理，可以使鳞片状的石墨片转化为球形石墨。球...
一款用于飞机发动机叶片隔热保护的石墨烯涂层在位于河北秦皇岛经济技术开发区的远科秦皇岛节能科技开发有限...
供应链服务
版权所有 (C) 深圳华强聚丰电子科技有限公司
电信与信息服务业务经营许可证：粤B2-【图文】石墨烯发热膜_百度文库
您的浏览器Javascript被禁用，需开启后体验完整功能，
享专业文档下载特权
&赠共享文档下载特权
&10W篇文档免费专享
&每天抽奖多种福利
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
石墨烯发热膜
阅读已结束，下载本文到电脑
定制HR最喜欢的简历
你可能喜欢您当前的位置 ：&&&&&&&&&&正文
石墨烯做成的内衣看过吗？ 薄薄一件能自身发热
中国宁波网
记者：蔡俊 郑晓
　　说起新材料,很多人的第一反应是太高大上了。但是当记者看到用石墨烯做成的内衣裤,不用戴3D眼镜就能看的3D电影,真实感觉到了高科技和我们生活原来这么近。
　　石墨烯做成的内衣裤薄薄一件却能自身发热
　　石墨烯这个材料,看过美剧《生活大爆炸》的观众,一定对主人公&谢耳朵&钻研石墨烯以致沉迷其中的情节记忆犹新。作为目前发现的最薄、最硬、导电导热性能最强的材料,石墨烯有着极为广阔的应用前景。
　　但是,如果你看到这个&最硬&的材料居然还能被做成柔软贴身的内衣裤,是不是觉得有点儿不可思议?昨天,在本次新材料博览会首设的中国第一个石墨烯产业主题展览,展区内济南圣泉发布的新产品&&生物质石墨烯内暖纤维,就让坚硬的石墨烯变得无比&柔软&。
　　在圣泉的展位前,工作人员摆出了好几个衣架,衣架上挂满了一件件灰不溜秋或纯黑色的内衣裤,看上去并不起眼,记者摸了摸内衣,发现十分轻薄柔软,像绸缎一样。济南圣泉唐和唐生物科技有限公司副总经理张淑云介绍说,用于制作衣服的石墨烯是利用高温煅烧从玉米芯秸秆中提取出来的,叫做&生物质石墨烯&,再将生物质石墨烯与各类纤维结合,就有了这眼前的衣服,黑色或灰色的颜色,就是石墨烯和纤维结合后的&本色&。张淑云说,这一技术成果,也是公司3个月才刚刚研发出来的,借着这次参展的机会,来宁波进行新品首发。
　　那么,生物质石墨烯做成的衣服和普通衣服比,有什么样的优点呢?张淑云说,最大的优点就是轻薄、保暖,而且还有抗菌、防紫外线、抗静电等功能。&你别看这内衣做得薄,但是穿上后,一点儿都不会比臃肿的保暖内衣保暖效果差。因为内衣具有低温远红外功能,可自发热提高体表温度1到3摄氏度,达到自暖抗寒的效果。&
　　普通手机贴上一层膜也能看裸眼3D电影
　　在昨天的展会上,一家宁波企业展示了&裸眼智能3D&的技术,不用戴眼镜,照样能看3D电影。
　　在这家叫做宁波维真显示科技有限公司的展位前,正面一个被拼成九宫格形状的&裸眼3D拼接墙&吸引了许多参展者围观驻足。在这个被拼接成的巨大LED屏幕上,播放视频的背景是宁波博物馆,几条游动的小鱼跃然屏上,形成强烈的3D效果。
　　展台的工作人员告诉记者,可以看裸眼3D电影的不光是电视机,还有手机、平板电脑等。工作人员拿起桌上的一台大屏手机给记者播放3D电影《阿凡达》,纳美星人骑着飞龙在空中翱翔的镜头几乎就要出屏,看上去十分炫目。
　　&其实,只要给任何一个普通智能手机贴上我们的透明&膜&,都能让手机变身&裸眼3D手机&。&宁波维真显示科技有限公司常务副总经理邢起说,只不过,这层膜一般人贴不了,专业手机贴膜的也干不了,只能由公司的技术人员来贴。因为不同的手机尺寸,不同屏幕的分辨率,其对应的视点都不一样,必须紧密贴合,如果贴得稍微有那么一点儿&歪&,就看不出裸眼3D的效果了。
　　&未来列车&悬空飞行可能比飞机跑得还要快
　　和石墨烯一样神奇的,还有超导带材,作为国内唯一一家实现二代高温超导带材批量化生产的企业,&上海超导&昨天在展馆变起了&魔术&。只见工作人员拿起一个嗤嗤冒着寒气的扇贝大小的小圆盘放在磁条铺成的履带上,小圆盘立即悬空而起,飞快做起了钟摆运动,而工作人员再把这个小圆盘放到旁边的一个透明玻璃圆盘上,小圆盘更快地绕着圆盘的边缘做起了圆周运动。
　　&利用超导的这个特性,以后的列车有可能比飞机跑得更快。这种超导磁悬浮列车,测试时速已经达到603公里,为世界高铁之最。&上海超导科技股份有限公司市场副总监彭楚尧介绍说。
　　为何超导磁悬浮列车能实现&飞一般&的速度?彭楚尧解释道,运用了超导材料的完全抗磁性(&迈斯纳效应&)与地面磁体产生相互排斥实现列车的悬浮,然后利用高温超导材料量子锁定的特性,将列车锁定在轨道之内。超导磁悬浮技术可以在不需要通电的情况下实现更高的悬浮距离,从而更加安全、速度更快，并且能耗更低,该技术也是未来高速铁路发展最有前景的方向。而除了&未来列车&,未来1-3年,这种充满潜力的超导材料预计还将广泛应用于超导风电机、超导感应加热、超导无线充电等领域。
凡注有"浙江在线·浙商网消息"的稿件，均为浙商网独家版权所有，未经许可不得转载或镜像；授权转载必须注明来源为"浙江在线·浙商网消息"，并保留"浙江在线·浙商网消息"的电头。联系电话：4
此次《措施》贷款方面趋严，名下已拥有一套住房或无住房但有...…
记者昨日专访到了站在这一职业顶端的两位“超级网红”——张...…
24小时热点新闻
通过淘宝、QQ群等途径，花费数元购买“新用户资质”，就可以通过全新账户下单，获得外卖平台的首单减免优惠，全程不超过10分钟，且早已形成了一套完整的产业链。
根据国家统计局浙江调查总队提供的数据，2月份浙江新建商品住宅销售价格同比上涨18.5%。11个设区市价格全部上涨，其中杭州、嘉兴和宁波价格分别上涨25.6%、18.4%和10.8%，涨幅比上月分别回落2.0、0和0.4个百分点。
现在游客来一趟宁波，到底能买点什么样的伴手礼适合送人或者留作纪念？宁波发展伴手礼经济，还可以发展什么？石墨烯发热原理_百度知道
石墨烯发热原理
答题抽奖
首次认真答题后
即可获得3次抽奖机会，100%中奖。
在石墨烯发热膜两端电极通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞(也称布朗运动)而产生热能，热能又通过控制波长在5—14微米的远红外线以平面方式均匀地辐射出来，有效电热能总转换率达99%以上，同时加上特殊的石墨烯材料的超导性，保证发热性能稳定。石墨烯是一种二维晶体，人们常见的石墨是由一层层以蜂窝状有序排列的平面碳原子堆叠而形成的，石墨的层间作用力较弱，很容易互相剥离，形成薄薄的石墨片。当把石墨片剥成单层之后，这种只有一个碳原子厚度的单层就是石墨烯。石墨烯的最新发现是人们在防腐蚀方面最有效的方法。常用的聚合物涂层很容易被刮伤，降低了保护性能；而石墨烯来做保护膜，显著延缓了金属的腐蚀速度，更加坚固抗损伤。石墨烯不仅是电子产业的新星，应用于传统工业的前途也不可限量。其应用方向：海洋防腐、金属防腐、重防腐等领域。石墨烯具有良好的导热、导电性能。然而利用石墨烯其研制生产的柔性石墨烯散热薄膜能帮助现有笔记本电脑、智能手机、LED显示屏等，石墨烯能有助于大大提升散热性能。
采纳率：100%
利用超声和搅拌等方法将石墨烯粉末均匀分散于有机溶剂中，得到浓度为0.05mg/ml～0.5mg/ml的石墨烯溶液,通过抽滤的方法将石墨烯均匀覆盖于有机滤膜或水系滤膜之上，再通过机械剥离、浸泡或有机溶剂溶解的方法将石墨烯薄膜和滤膜分离，得到石墨烯薄膜，在石墨烯薄膜上加上电极，对其施加电压即可产生热量。由于石墨烯独特的二维纳米结构，大的厚径比、高的比表面积的特性，通过以上的制备工艺，使得石墨烯片层之间形成均匀连通的导电网络，在施加较低的电压（1～10V）下即可产生较高的热量。
本回答被提问者采纳
主要是利用了石墨烯高效的传热能力，它的导热系数比铜、铝、铁等金属都要高，仅次于热管，但石墨烯没有像热管那样的工质、吸液芯等，因此可以根据需要制成各种形状，如传热板、传热管，当然也能做成导热膜。LED，用电线连接到带状石墨烯。他们只是把石墨烯放在氯化铜(copper chloride)溶液中，进行观察。LED灯亮了。实际上，他们需要6个石墨烯电路，形成串联，这样就可产生所需的2V，使LED灯发亮，就可以得到这个图片。徐子涵和同事说，这里发生情况就是铜离子具有双重正电荷，穿过溶液的速度约每秒300米，因为溶液在室温下的热能量。当离子猛烈撞入石墨烯带时，碰撞会产生足够的能量，使不在原位的电子离开石墨烯。电子有两种选择：可以离开石墨烯带，和铜离子结合，也可以穿过石墨烯，进入电路。原来，流动的电子在石墨烯中更快，超过它穿过溶液的速度，所以电子自然会选择路径，穿过电路。正是这一点点亮了LED灯“释放的电子更倾向于穿过石墨烯表面，而不是进入电解液。设备就是这样产生电压的，”徐子涵说。因此，这个装置产生的能量来自周围环境的热量。他们可以提高电流，只需加热溶液，也可用超声波加快铜离子。只依靠周围热量，就可以使他们的石墨烯电池持续运行20天。但是，还有一个重要的问号。另一个假设是某种化学反应产生电流，就像普通的电池。
为您推荐：
其他类似问题
您可能关注的内容
换一换
回答问题，赢新手礼包
个人、企业类
违法有害信息,请在下方选择后提交
色情、暴力
我们会通过消息、邮箱等方式尽快将举报结果通知您。面对电子元器件发热问题，石墨烯是怎样解决的
我的图书馆
面对电子元器件发热问题，石墨烯是怎样解决的
本文来自新电子，感谢原作者付出，如转载不当，请及时联系后台，谢谢。科技发展日新月异，现今电子设备趋向轻量薄型化，内部电子元件则越趋向于精密复杂，不仅内部元件散热难度随之提高，还须兼顾元件之间的电气特性以避免短路，尤其发热问题关系到产品的寿命以及其发挥效能所需的能量多寡。有鉴于此，轻薄短小的电子产品亟需更佳的散热机制来解决所产生的高热问题。 &根据The Market for Thermal Management Technologies报告，热管理产品在全球市场的市值预估可由2015年的107亿美元成长至2021年的147亿美元，年复合成长率(CAGR)为5.6%，不仅显示热管理是一重要产业，也代表市场上对热管理产品的殷切需求。 &电子系统散热挑战日益艰巨 &石墨烯具有优异的热传导特性，且热辐射系数超过0.95，因此无论就导热、散热或热管理的角度来看，从电子元件、零组件到LED，石墨烯若能提供符合设计需求的产品型态，则可有效改善现行散热产品的效能。图1所示为现阶段可应用于当前产业的石墨烯产品类型。本文将集中探讨石墨烯应用于散热涂料、散热片与热界面材料的应用现况。 &图1 石墨烯热管理应用产品分类目前业界解决电子元件或是LED元件散热问题的方法可分为主动式散热和被动式散热。主动式散热包含风扇强制散热和电磁喷流散热，其中风扇强制散热顾名思义就是藉由风扇产生强力的空气对流，将热空气导出热源或灯具本体之外来进行散热，使用风扇强制散热可以藉由调控风扇转速而有效的将热排出，电脑或伺服器等电子产品若机构空间充足，大都以风扇进行强制散热，不仅成本低廉且是相当有效的散热方式。 &被动式散热则包含自然对流散热与回路热管散热，其中自然对流散热是透过散热器，例如散热鳍片、灯具灯壳、系统电路板等和空气进行直接接触，散热器周边的空气因吸收热量成为热空气，接着热空气上升，冷空气下降，自然就会带动空气产生对流，达到散热的效果。对于机构空间有限的电子产品，如手机或平板电脑，乃至于LED灯源等不适合加装风扇的产品，大多采用此种散热方式。然而，此种方式的热交换驱动力仅来自热源与周围空气之温差，加大接触面积才能提高散热效果。 &随着处理器的运作频率不断提高与高功率LED产品的推出，越来越多的废热需有更大的散热表面积，然而采用自然对流方式的产品就是著眼于在有限空间之下提高散热表面积，此法无异是有违初衷，而且散热鳍片的材质虽然常选用热传导系数较高的铝和铜等金属材料，但是金属的高热传导性只能有效将热源的热经由单一的点扩散到金属面，降温的机制仍然要靠金属表面与空气之间的温度差以自然热对流的形式发散，且一般金属表面的热辐射系数偏低，表面热散能力相对不足，不利于以自然散热为主的散热模组。要进一步增加散热效果，须提高热辐射效率。 &石墨烯散热涂料解决「烫手山芋」 &石墨烯除了先前所提具有非常优异的热传导系数之外，Matsumoto T.等人发现石墨烯的热辐射发射率在红外线范围为0.99，非常接近理论黑体辐射的热辐射发射率1，因此作为热辐射散热材料有相当大的潜力；相对于铜约0.09及铝约0.02的热辐射系数，石墨烯在散热应用上，兼具了热传导与热辐射的特性。 &就现实使用环境考量，散热涂料长期处高温环境或冷热交替环境中，实际应用上除要维持发挥散热效果，还要考虑可靠度、机械强度、成本、加工性、附着性与耐候性等性能。 &此外，若是应用于终端产品，外观颜色势必也是考量重点；直接应用于元件的涂料，则可能需要额外考量绝缘性问题。图2为一商业化石墨烯散热涂料的产品架构。 & 图2 石墨烯散热涂料产品架构喷涂法简单方便散热效果/环保性有疑虑 &以散热鳍片而言，通常为结构复杂的不规则曲面，其最佳涂布方式即如喷漆一般，以低黏度液体浆料直接喷涂于鳍片表面，再行烘烤完成固化附着。这是最简便，也是多数使用者最易操作的方式。然由于涂料是靠固化型树脂作为黏结剂，将石墨烯附着于物件或鳍片表面，而所有树脂类材料都是低热传导材料，因此石墨烯散热涂层的热传导系数受树脂影响，将无法与金属比拟。 &此作法的主要目的是在金属表面形成一热辐射层，因此涂层厚度通常介于10~30μm，涂层过厚反而可能因热阻过大而影响散热性能。图3为散热涂料实际喷涂于电子元件上的基材示意图。 &图3 散热涂料喷涂于各种基材示意图现今环保意识高涨，各国政府从法规层面上对产品环境友善性在法规上的限制越来越严苛，如欧盟在ROHS禁用物质与大陆十三五计画对VOC排放的限制均是明显例证。因此，液体类浆料所含有的有机溶剂越来越难通过环保法规。 &石墨烯粉体相对环保然仅适用于金属材质 &石墨烯粉体散热涂料正是改善此一限制的最佳选项之一，石墨烯粉体涂料的特点为不含溶剂，百分之百均为固成分，其主要作法是在高温时将石墨烯粉体均匀与树脂混合分散，即在高温下石墨烯粉体与树脂形成融熔状态，再降温造粒为粉体状态。 &在操作使用上，粉体涂料利用静电枪带电吸附于带相反电荷的基材上，后续再经高温固化转变为一均匀涂层，其制程与汽车烤漆完全相同，由于必须利用电荷吸引的方式操作，因此基材必须被限制为金属材料才能涂覆，而涂层厚度约50~100μm较液体涂装厚，表1所示为液体散热涂料与粉体散热涂料的比较。 &&在散热效果的表现上而言，下述分别以铝板为基材，针对液体散热涂料及粉体散热涂料进行测试比较。测试方式叙述如下图4所示，将石墨烯粉体散热涂料单面喷涂于100*100*1mm的铝板(左边铝板)上，在铝板另一面以导热膏黏附8瓦的LED，在驱动后等待15分钟达到热平衡，空白铝片(右边铝板)热源温度Tj为80.5 ℃。测试得知石墨烯液体散热涂料与粉体散热涂料的热源温度Tj分别为68.6℃与66.1℃，皆有着12℃~15℃的显著降温表现，如表2所示。 &由于散热涂料对于散热鳍片有显著的增强效果，换句话说，若在相同的热源温度规范下，有散热涂料涂覆的散热鳍片仅需较小的散热面积即可达成，相对可减少散热鳍片的体积，使系统体积下降或降低鳍片成本。 &表3所示即为不同尺寸铝板喷涂散热涂料后的结果，散热涂料喷涂于散热面积64cm2的铝板，其热源降温表现已优于散热面积100cm2的空白铝板，由此测试结果可知石墨烯散热涂料的使用，可在相同散热表现下减少散热模组至少30%以上的所需面积。 &&进一步将石墨烯粉体散热涂料喷涂于模组厂实际使用的铝金属鳍片(Heat Sink)，表4所示为结构相同但不同散热面积的两组散热鳍片，由测试结果可看到，虽然两种鳍片的空白测试温度几乎一致，但散热面积较小的鳍片2降温效果反而比鳍片1佳，此结果可推论为较大的鳍片1热容值高，相对散热影响因素的热容、热传与热逸散中，散热涂料所增进的热逸散影响因素在此测试下影响较小，导致其温差效果不如鳍片2来的明显。 & 散热涂料所能表现的散热效果受模组设计影响，若模组设计中热能局限点主要为热逸散阶段，石墨烯粉体散热涂料所表现的降温效果会愈显著。& 在前述的应用测试中，鳍片1呈现白色，鳍片2则是呈现黑色。这也显示，石墨烯散热涂料对于有颜色考量的外观件产品，未必能够适用。为因应此需求，利用石墨烯高透光特性开发透明散热涂料有其必要性。 &当选用厚度接近单层石墨烯的材料作为散热涂料时，其颜色就会趋近于透明，如图5。表5则是这种散热料的散热效果比较。实验结果显示，透明散热涂料仅略差于前述石墨烯液体散热涂料，对比于空白片仍有10℃以上的温差表现。透明散热涂层的穿透度依喷涂工艺不同，可达70~85%，且若透过色粉调控，还可具有调色性。 &&&石墨烯散热片效能实测 &由于石墨烯具有高热辐射系数，附着于金属表面可增加金属散热能力，因此若将石墨烯涂料以卷对卷涂布方式涂覆于铜箔的单一表面上，可进一步加强铜箔的散热能力。图6为石墨烯散热涂料涂布于铜箔或铝箔表面的示意图。 &图6 石墨烯散热涂料涂布于铜箔与铝箔示意图进一步测试此种铜箔的散热效果，测试方式如图7所示，于未涂布散热涂料面贴附电热片作为热源，并量测该热源处温度Tj的变化，测试结果如表6所示。当石墨烯散热涂料涂布于厚度16μm的铜箔，涂层厚度30μm下，热源温度可由纯铜箔的88.9℃下降至83.3℃，虽然与人造石墨片相比仍有差距，不过经过石墨烯涂布的散热片仍比人造石墨片便宜，可说是介于铜箔与人造石墨片之间的解决方案。 &&散热片一般通常针对大面积贴附整个载板进行散热，若需要针对单一IC元件散热不见得适用，尤其IC元件需要避免短路问题，散热片的绝缘性需大于欧姆，无法直接贴附金属箔片。常见的解决办法是于金属箔片上再贴附一层聚醯亚胺膜作为绝缘层，不仅增加成本，也无法避免金属掉粉而导致的短路问题。 &石墨烯具备优异的导热性，同时也拥有高导电性。不过，透过浆料配方的调整，可在相近的散热性能下，将石墨烯散热涂料的绝缘性拉升到1010欧姆以上，如此即可以单一绝缘散热层取代两层结构，不仅节省成本也完全避免短路问题。 &图8所示为此种石墨烯绝缘散热片示意图，其构造为离型层，即石墨烯散热涂层加上背胶的结构，使用时以背胶贴上发热源后再撕除离型层变为单层结构，直接将石墨烯散热层裸露接触空气，达到最佳散热效果。 &&图8 石墨烯绝缘散热片在散热效能上，绝缘散热贴片的散热表现测试方式是用7W功率驱动固定于3*3cm2铝片的电热片，铝片背面则贴上散热片，电热片使铝片发热后以铝片作为热源，等待约15分钟温度达平衡后比较热源温度的降温表现。表7结果显示，石墨烯绝缘散热贴片的散热效果优于一般商用散热片。从以上一系列测试可证明石墨烯散热涂料产品，在散热效能上具有良好的表现，并将调制成各式型态后可以满足各种产品的散热需求。 &&石墨烯热界面材料 &电子元件最常使用的散热方式是使用有具高导热性的散热鳍片与晶片贴合，并将由晶片散发的热量经由热对流或热辐射的形式释放至大气环境，而热的传递通常会先经由热材料再传至散热鳍片，其中热界面材料(Thermal Interface Material, TIM)主要用来贴合热源与散热鳍片并填补两者之间的缝隙。 &如图9所示，两个同质或异质固体材料在平面接合处，不管使用多大的压力或研磨多平整，都不可能完全紧密接合，因为中间细微的不平整与起伏，都会造成接面仅有部分接触，其中的孔隙或孔洞存在有空气，而空气是极差的热传介质，在室温下热导值仅0.0242W/m?K，因此热传导途径将被空气阻碍，整体的导热瓶颈将被限制在接面处。热界面材料利用其本质的流动性或遇热软化甚至相变化特性，可充分填满两个接触面的孔洞或凹凸起伏，形成连续的低热阻散热途径，热量传导到低温环境使电子元件的工作温度下降。 &图9 两个材料间因为起伏与不平整造成的间隙热界面材料分类 &热界面材料从应用面来看，第一阶层构装用于裸晶片与封盖元件之间的热界面材料称为第一阶层热界面材料(TIM1)，因为与发热量大的处理器晶片直接接触，TIM1必需具备低热阻与高导热的特性，热膨胀系数也必须与晶片匹配，因此胶体类的TIM较为适合。用于构装晶片外与散热器之间于第二阶层构装用热界面材料称为第二阶层热界面材料(TIM2)。TIM2的要求较TIM1低，使用导热膏或导热片作为TIM材料配合散热鳍片进行散热较为常见。图10所示为TIM1及TIM2分别在不同的电子构装阶层的位置与热能从晶片传导到散热鳍片的途径。 &图10 TIM1与TIM2位于构装内部的位置一般热界面材料依形态可分为固态、胶态与相变化材料。固态热介面材料有导热垫片、导热填缝材、导热胶带及石墨片；胶态的有导热膏、接着固化型的导热胶或灌封胶。 &通常而言，导热膏是以高分子为基底搭配陶瓷或金属填充粒子组成，其中矽氧树脂由于具有良好的热稳定性、润湿性和低弹性系数，是最普遍使用的高分子基材，而陶瓷填充粒子常用的是氧化铝、氮化硼、氧化锌和氧化矽等，银与铝则是较常见使用的金属填充粒子。当高分子基材与填充粒子充分混合后形成膏状，使用时将导热膏适量涂抹在接触面后，加压使散热膏溢流进孔洞并排出空气达到散热效果。 &石墨烯热界面材料性能探究 &为了解石墨烯实际上应用于热材料的性能，Khan等人以10vol.%的多层石墨烯为导热助剂，添加于环氧树脂中作为热材料，可增加2300%导热系数。添加2%于市售热界面材料(使用铝粉或氧化锌粉作为导热添加剂)，则其导热系数K值可由5.8W/m?K增加到14W/m?K。 &如图11所示，此数值比添加同样石墨或碳黑粒子所得到复合高分子材料的导热系数为佳。表8比较各种非碳、奈米碳管、石墨烯、石墨和钻石作为填充粒子在TIM的导热性能，在以相同的环氧树脂作为基材，并以雷射闪光法进行热传导测试的比较数据，石墨烯添加仅10vol.%于环氧树脂即达5.1W/m?K，而银粒子填充到28vol.%时，仍只有3W/m?K，而氮化铝粉体添加到40vol.%时，更仅有1.3W/m?K，由此可知石墨烯应用在热材料相当具有潜力。 &就市场实际应用面来观察，现在市面上的主流导热膏，导热系数约落在25W/m?K之间居多，绝大多数使用陶瓷或是金属颗粒作为填充料，由于颗粒尺寸多属微米或次微米等级，因此填充量都在50wt%以上才能有明显的导热效果。而石墨烯属奈米材料，体积庞大，在相对少量的重量比添加量下，即有效填充于母体材料。 该石墨烯导热膏的效能测试如图12所示，以4.0V/1.6A驱动贴于3*3cm2大小铝片上的电热片，铝片与铝散热鳍片间的微空隙则以适量导热膏填补作为热界面，即时记录测试模组电热片温度。未使用导热膏的加热源温度为96℃，使用市售的中阶导热膏温度下降至92℃，而石墨烯高效能导热膏则可进一步降温至90℃。 &&石墨烯导热性能优越各类应用均有发挥空间 &石墨烯有卓越的本质热传导系数，近黑体辐射0.99的热辐射发射率与特殊的平面传导机制，使得石墨烯运用在热管理产品的开发上方兴未艾。 &本文简述了石墨烯应用于散热涂料、散热片与导热膏的实际表现，而石墨烯适用的散热产品领域远不仅于此，举凡需要提升导热性能的产品，只要均匀分散石墨烯于母体材料，都能有效达其目标。 &总体而言，石墨烯超群的性能表现在研究开发上得到了许多验证，如何导入商品量产并兼顾成本效益，将是未来石墨烯散热产品发展是否成功的重要关键。 &摩尔精英
喜欢该文的人也喜欢