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石墨烯制备设备解读石墨烯材料制备技术与创新及发展趋势

2023-02-24   

石墨烯是一种基于二维分析晶体的二维碳纳米复合材料,由碳原子和sp2 杂化轨道体系组成。因具有优良的光学、电学和机械性能,石墨烯被广泛应用于材料科学、能源、生物医学和药物传递等众多领域,石墨烯被众多科学家认为是具有光明前景的革命性材料。石墨烯制备设备觉得,石墨烯材料自首次成功制备以来,一直受到科技界的广泛关注。近年来,随着对石墨烯材料制备和应用研究的不断深入,石墨烯在光催化复合材料、电子器件、超级电容器和透明电极等领域得到了广泛应用,具有良好的发展前景。随着对石墨烯制备机理研究的不断深入,改进石墨烯制备路线的新方法和新技术不断涌现。

1. 石墨烯制备设备解读石墨烯制备方法与技术创新

石墨烯的制备方法主要包括机械剥离法、液相剥离法、化学气相沉积法、氧化还原法和电化学剥离法。

1.1 石墨烯制备设备解读机械剥离法

(1) 胶带粘贴法创新

(2) 球磨机械法的改进

1.2 石墨烯制备设备解读液相剥离法

(1) 溶剂种类的创新

(2) 剥离机械的创新

1.3 石墨烯制备设备解读化学气相沉积法(CVD)

(1) 基底材料的创新

(2)CVD 多步修复法的创新

1.4 石墨烯制备设备解读氧化还原法

(1) 氧化过程的创新

(2) 还原过程的创新

1.5 石墨烯制备设备解读电化学剥离法

(1) 电解质的改进

(2) 电化学剥离条件的改进

2. 石墨烯制备设备解读石墨烯材料发展趋势

石墨烯以其优异的力学、电学和热学性能而被广泛认可。在此基础上,目前已经开发了服装、环境、冶金、工业、医疗等民用产品,例如石墨烯电池、石墨烯智能口罩、屏幕可折叠手机、电动汽车等。

目前,石墨烯产业正处于从“商业准备期”向“工业应用期”的过渡阶段,石墨烯产业的发展环境不断取得突破。在民用产品领域,石墨烯材料是普通民用产品中的魔油,在高端产品领域愈发具有杀手锏功能,弥补了现有普通材料无法实现的产品功能,石墨烯逐步成为战略性新兴材料,石墨烯产业具有广阔的发展前景。

未来石墨烯产业技术创新,主要表现为基于石墨烯本身的优良特性进行产业技术创新和基于跨领域跨国合作的产业技术创新。诸如可穿戴领域应用石墨烯的热性能开发出智能热贴、智能护颈、储热服新型产品。应用石墨烯的良好机械性能将石墨烯添加在橡胶轮胎中提高耐磨性和抗老化性能。石墨烯的优异性能可以与多种新兴技术相结合,促进复合材料和加工技术的发展,提高产品的创新性和实用性。在多层加工技术的基础上石墨烯及其复合产品将发挥不同的功能,促进图形产业的发展和完善。基于石墨烯的战略性价值,发展石墨烯符合我国从制造大国向制造强国转变实现中国创造的需求,提高在高新技术创新领域的国际影响力和竞争力。

3.结语

(1) 工业上制备石墨烯的主要方法为氧化还原法和化学气相沉积法,实验室、科研工作等小范围主要运用机械剥离法、液相剥离法、电化学剥离法制备石墨烯材料。上述方法都存在一定的缺陷,通过技术上的创新能够提高制备石墨烯材料的质量和产量。随着科技的进步,石墨烯的制备逐渐摆脱了产量低、成本高、产品尺寸和质量难以控制的瓶颈,使石墨烯产品的规模化、商品化成为现实。

(2) 石墨烯本身的天然特性使其在不同的领域都有所应用,石墨烯基复合材料是未来石墨烯产业发展的重要研究方向,在生物功能材料、电子液晶器件、储能、传感材料和催化剂载体等领域性能优异,应用前景广阔。基于我国石墨资源储量丰富,发展石墨烯产业具有独特的优势。石墨烯制备设备觉得,石墨烯优异的性能得到了广泛的认可,未来将在众多领域取得建树,开展石墨烯材料技术研究与创新具有重要的科学价值和广阔的应用前景。

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