【E課堂】一篇文章全面讀懂石墨烯

　　4.應用于超級電容器，完美加速

　　超級電容器是一種新型儲能裝置，與充電電池相比，可進(jìn)行不限流充電，因而充放電速率非?？?，可以在幾秒內完成充放電過(guò)程，同時(shí)具有功率高，使用壽命長(cháng)等特點(diǎn)。將超級電容器與鋰離子電池組合使用可有效解決電動(dòng)車(chē)加速慢的問(wèn)題。

　　由于石墨烯比表面積很大，所以以石墨烯為電極的超級電容器具有超高的容量，可以達到上百F/g，遠高于其他材料作為電極的超級電容器，更適合作為動(dòng)力電池的助力動(dòng)力源。

　　石墨烯在超級電容器中的應用

　　5.替代ITO制備超高效太陽(yáng)能電池及可折疊的顯示器

　　今年7月2號，漢能高調公布了四款運用太陽(yáng)能作為動(dòng)力源的概念汽車(chē)，如果有朝一日這一想法能夠在汽車(chē)領(lǐng)域得到推廣實(shí)現，可以想象汽車(chē)行業(yè)對太陽(yáng)能電池的需求會(huì )大幅提升。目前太陽(yáng)能電池、顯示器及觸摸屏使用的透明導電材料主要是氧化銦錫(ITO)。但由于ITO對紅外線(xiàn)的透射率實(shí)際上也還是比較低，導致現在的太陽(yáng)能電池對太陽(yáng)能的利用效率依然比較低;另外，ITO材料的韌性較差，在折疊或是拉伸時(shí)會(huì )影響顯示的效果。

　　石墨烯由于其特殊的結構而具有非常高的電導率，同時(shí)幾乎透明，對所有波段的光透過(guò)率都超高，是一種性能超優(yōu)異的透明導電材料，因此其被廣泛看好代替ITO。

　　在太陽(yáng)能電池領(lǐng)域，日本富士電機在開(kāi)發(fā)上處于領(lǐng)先地位。其得到的石墨烯片的導電率高達ITO的幾倍，并且能夠保證90%的光透射率，已經(jīng)達到能夠充分滿(mǎn)足性能指標的水平。在顯示器及觸摸屏領(lǐng)域，相比于現在主流的ITO材料，石墨烯擁有更高的強度和更好的韌性，作為透明導電材料，能夠制作成為可以彎曲的顯示器件。

　　6.石墨烯氣凝膠，用于尾氣空氣凈化、催化載體

　　汽車(chē)室內及尾氣的凈化一直是汽車(chē)環(huán)保領(lǐng)域考慮的重要問(wèn)題。2013年浙大高分子系高超教授課題組制備出了世界上最輕的材料—石墨烯超輕氣凝膠，材料密度僅為0.16mg/cm3。這種材料制備工藝簡(jiǎn)單卻擁有非常優(yōu)異的性能，其具有高彈性，被壓縮80%之后仍可恢復原狀;同時(shí)還具有超快、超高的吸附力，是迄今吸油能力最強的材料。其可以廣泛應用于空氣凈化、催化載體等領(lǐng)域，對汽車(chē)室內空氣凈化以及尾氣催化還原具有重要意義。

　　技術(shù)突破

　　世界主要國家不斷加大研發(fā)支持力度，爭搶產(chǎn)業(yè)化制高點(diǎn)。

　　2010年，石墨烯發(fā)現者獲得諾貝爾物理獎后，全球科技界和工業(yè)界競相關(guān)注，截止目前大約有80多個(gè)國家和地區開(kāi)展石墨烯及其應用研究。近兩年來(lái)，石墨烯產(chǎn)業(yè)化方向逐漸清晰，石墨烯研發(fā)支持力度不斷加大。美國、歐盟及其成員國、日本和韓國等先后從國家戰略高度開(kāi)展相關(guān)部署，出臺多項支持政策和研究扶持計劃。

　　隨著(zhù)“中國制造2025”國家戰略的出臺，石墨烯扶持力度加碼，國家、地方政府、產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟通過(guò)多種手段支持石墨烯產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

　　總體上，前期世界各國的支持政策主要集中在石墨烯基礎研究;目前，大多集中在石墨烯產(chǎn)業(yè)鏈中游，以石墨烯功能器件研發(fā)為主。預計未來(lái)5到10年，各國對石墨烯行業(yè)的支持仍將集中在石墨烯中游產(chǎn)業(yè)鏈，以進(jìn)一步加快石墨烯產(chǎn)業(yè)化。

　　眾多科研機構、企業(yè)紛紛進(jìn)入，但國內外差異顯著(zhù)。

　　據不完全統計，全球有近300家公司涉足石墨烯研究，包括IBM、英特爾、美國晟碟、陶氏化學(xué)、通用、杜邦等。國外高校和企業(yè)掌握了大量核心專(zhuān)利，在石墨烯產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中扮演著(zhù)重要角色。韓國三星、美國IBM、韓國成均館大學(xué)、韓國科學(xué)技術(shù)研究所、日本東芝公司、美國賴(lài)斯大學(xué)等具有較高的影響力。