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北京石墨烯研究所選型方案

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   行星球磨機目前在整個實驗領域具有較為廣泛的應用,Z為典型的如陶瓷,鋰電,石墨烯,導電陶瓷,磁性材料,生物提取等等都是屬于基礎設備.但是每個材料不同,在行星球磨機的方案選擇里也是有著截然不同的選擇,如石墨烯在行星球磨機的選型就區別與陶瓷和鋰電新材料,在選型之前,我們必須對石墨烯要做一些了解.


       石墨烯具有優異的光學、電學、力學特性,在材料學、微納加工、能源、生物醫學和藥物傳遞等方面具有重要的應用前景,被認為是一種未來革命性的材料。  英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·蓋姆康斯坦丁·諾沃肖洛夫,用微機械剝離法成功從石墨中分離出石墨烯,因此共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。石墨烯常見的粉體生產的方法為機械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長法,薄膜生產方法為化學氣相沉積法(CVD)。 

這以后,制備石墨烯的新方法層出不窮。2009年,安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應,他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。在發現石墨烯以前,大多數物理學家認為,熱力學漲落不允許任何二維晶體在有限溫度下存在。所以,它的發現立即震撼了凝聚體物理學學術界。雖然理論和實驗界都認為完美的二維結構無法在非絕對零度穩定存在,但是單層石墨烯能夠在實驗中被制備出來。  
2018年3月31日,中國首條全自動量產石墨烯有機太陽能光電子器件生產線在山東菏澤啟動,該項目主要生產可在弱光下發電的石墨烯有機太陽能電池(下稱石墨烯OPV),破解了應用局限、對角度敏感、不易造型這三大太陽能發電難題。 

2018年6月27日,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟發布新制訂的團體標準《含有石墨烯材料的產品命名指南》。這項標準規定了石墨烯材料相關新產品的命名方法。

制備方法

編輯
機械剝離法

機械剝離法是利用物體與石墨烯之間的摩擦和相對運動,得到石墨烯薄層材料的方法。這種方法操作簡單,得到的石墨烯通常保持著完整的晶體結構。2004年,英國兩位科學使用透明膠帶對天然石墨進行層層剝離取得石墨烯的方法,也歸為機械剝離法,這種方法一度被認為生產效率低,無法工業化量產。  雖然這種方法可以制備微米大小的石墨烯,但是其可控性較低,難以實現大規模合成。  

石墨烯研磨

氧化還原法
氧化還原法是通過使用硫酸、硝酸等化學試劑及高錳酸鉀、雙氧水等氧化劑將天然石墨氧化,增大石墨層之間的間距,在石墨層與層之間插入氧化物,制得氧化石墨(Graphite Oxide)。然后將反應物進行水洗,并對洗凈后的固體進行低溫干燥,制得氧化石墨粉體。通過物理剝離、高溫膨脹等方法對氧化石墨粉體進行剝離,制得氧化石墨烯。Z后通過化學法將氧化石墨烯還原,得到石墨烯(RGO)。這種方法操作簡單,產量高,但是產品質量較低。氧化還原法使用硫酸、硝酸等強酸,存在較大的危險性,又須使用大量的水進行清洗,帶大較大的環境污染。
使用氧化還原法制備的石墨烯,含有較豐富的含氧官能團,易于改性。但由于在對氧化石墨烯進行還原時,較難控制還原后石墨烯的氧含量,同時氧化石墨烯在陽光照射、運輸時車廂內高溫等外界每件影響下會不斷的還原,因此氧化還原法生產的石墨烯逐批產品的品質往往不一致,難以控制品質。 
取向附生法
取向附生法是利用生長基質原子結構“種”出石墨烯,首先讓碳原子在1150℃下滲入,然后冷卻,冷卻到850℃后,之前吸收的大量碳原子就會浮到釕表面,Z終鏡片形狀的單層的碳原子會長成完整的一層石墨烯。第一層覆蓋后,第二層開始生長。底層的石墨烯會與釕產生強烈的相互作用,而第二層后就幾乎與釕完全分離,只剩下弱電耦合。但采用這種方法生產的石墨烯薄片往往厚度不均勻,且石墨烯和基質之間的黏合會影響碳層的特性。  
碳化硅外延法
SiC外延法是通過在超高真空的高溫環境下,使硅原子升華脫離材料,剩下的C原子通過自組形式重構,從而得到基于SiC襯底的石墨烯。這種方法可以獲得高質量的石墨烯,但是這種方法對設備要求較高。  
赫默法
通過Hummer法制備氧化石墨;將氧化石墨放入水中超聲分散,形成均勻分散、質量濃度為0.25g/L~1g/L的氧化石墨烯溶液,再向所述的氧化石墨烯溶液中滴加質量濃度為28%的氨水;將還原劑溶于水中,形成質量濃度為0.25g/L~2g/L的水溶液;將配制的氧化石墨烯溶液和還原劑水溶液混合均勻,將所得混合溶液置于油浴條件下攪拌,反應完畢后,將混合物過濾洗滌、烘干后得到石墨烯。 
化學氣相沉積法
化學氣相沉積法即(CVD)是使用含碳有機氣體為原料進行氣相沉積制得石墨烯薄膜的方法。這是目前生產石墨烯薄膜Z有效的方法。這種方法制備的石墨烯具有面積大和質量高的特點,但現階段成本較高,工藝條件還需進一步完善。由于石墨烯薄膜的厚度很薄,因此大面積的石墨烯薄膜無法單獨使用,必須附著在宏觀器件中才有使用價值,例如觸摸屏、加熱器件等。  
低壓氣相沉積法是部分學者使用的,其將單層石墨烯在Ir表面上生成,通過進一步研究可知,這種石墨烯結構可以跨越金屬臺階,連續性的和微米尺度的單層碳結構逐漸在Ir表面上形成。   毫米量級的單晶石墨烯是利用表面偏析的方法得到的。厘米量級的石墨烯和在多晶Ni薄膜上外延生長石墨烯是由部分學者發現的,在1000℃下加熱300納米厚的Ni 膜表面,同時在CH4氣氛中進行暴露,經過一段時間的反應后,大面積的少數層石墨烯薄膜會在金屬表面形成。 


四大應用

   石墨烯(Graphene)又稱單層墨,是一種新型的二維納米材料,是目前發現的硬度Z高、韌性Z強的納米材料。因其特殊納米結構和優異的物理化學性能,石墨烯在電子學、光學、磁學、生物醫學、催化、儲能和傳感器等領域應用前景廣闊,被公認為21世紀的“未來材料”和“革命性材料”。石墨烯相關開始呈現爆發式增長(2010 353 件,2012年達1829 )??傮w看來,石墨烯技術開始進入快速成長期,并迅速向技術成熟期跨越。全球石墨烯技術研發布局競爭日趨激烈,各國的技術優勢正在逐步形成。

   石墨烯出現在實驗室中是在2004年,當時,英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈;杰姆和克斯特亞;諾沃消洛夫發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從石墨中剝離出石墨片,然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上,撕開膠帶,就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作,于是薄片越來越薄,Z后,他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片,這就是石墨烯。這以后,制備石墨烯的新方法層出不窮,經過5年的發展,人們發現,將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。因此,兩人在2010年獲得諾貝爾物理學獎。 石墨烯應用領域

   中科院近期發布的一份報告指出,石墨烯的研究和產業化發展持續升溫,從石墨烯領域分布來看,其應用技術研究布局熱點包括:石墨烯用作鋰離子電池電極材料、太陽能電池電極材料、薄膜晶體管制備、傳感器、半導體器件、復合材料制備、透明顯示觸摸屏、透明電極等。主要集中在如下四個領域:

() 傳感器領域。

石墨烯因其獨特的二維結構在傳感器中有廣泛的應用,具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應時間快、電子傳遞快、易于固定蛋白質并保持其活性等特點,能提升傳感器的各項性能。主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA 電化學傳感器的制作。新加坡南洋理工大學開發出了敏感度是普通傳感器1000 倍的石墨烯光傳感器;美國倫斯勒理工學院研制出性能遠超現有商用氣體傳感器的廉價石墨烯海綿傳感器。

() 儲能和新型顯示領域。

石墨烯具有極好的電導性和透光性,作為透明導電電極材料,在觸摸屏、液晶顯示、儲能電池等方面有很好的應用。石墨烯被認為是觸摸屏制造中Z有潛力替代氧化銦錫的材料,三星、索尼、輝銳、3M、東麗、東芝等龍頭企業均在此領域作了重點研發布局。美國德州大學奧斯汀分校研究人員利用KOH對石墨烯進行化學修飾重構形成多孔結構,得到的超級電容的儲能密度接近鉛酸電池。密歇根理工大學科學家研發出一種獨特蜂巢狀結構的三維石墨烯電極,光電轉換效率達到7.8%,且價格低廉,有望取代鉑在太陽能電池中的應用。東芝公司研發出石墨烯與銀納米線復合透明電極,并實現了大面積化。


() 半導體材料領域。


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石墨烯被認為是替代硅的理想材料,大量有實力的企業均開展了石墨烯半導體器件的研發。韓國成均館大學開發出了高穩定性n型石墨烯半導體,可以長時間暴露在空氣中使用。美國哥倫比亞大學研發出石墨烯-硅光電混合芯片,在光互連和低功率光子集成電路領域具有廣泛的應用前景。IBM 的研究人員開發出了石墨烯場效應晶體管,其截止頻率可達100GHz,頻率性能遠超相同柵極長度的Z先進硅晶體管的截止頻率(40GHz)。

() 生物醫學領域。

石墨烯及其衍生物在納米藥物運輸系統、生物檢測、生物成像、腫瘤治療等方面的應用廣闊。以石墨烯為基層的生物裝置或生物傳感器可以用于細菌分析、DNA 和蛋白質檢測。如美國賓夕法尼亞大學開發的石墨烯納米孔設備可以快速完成DNA 測序。石墨烯量子點應用于生物成像中,與熒光體相比具有熒光更穩定、不會出現光漂白和不易光衰等特點。石墨烯在生物醫學領域的應用研究雖處于起步階段,但卻是產業化前景Z為廣闊的應用領域之一。


      在以上的資料里我們了解到石墨烯的敏感度決定了Z后的發揮性能,在敏感度中有個較為重要的參數既為粉體的細度和均勻度,行星球磨機的工作原理是自傳圍繞著工作在做運動,罐體內的粉體與球都是做著同樣比例的能量輸出,在這點上完全符合了石墨烯的均勻度問題,而細度問題則需要在了解粉體的進料顆粒度后再去根據實驗要求來選擇不同比例的研磨球配比,北京石墨烯研究院作為國內專業領域研究石墨烯的一個科研院所,在行星球磨機的選型方案一直與本公司有著密切的合作,經過雙方不停的努力之下,石墨烯被Z大化的開發了它的較高性能.

      需要詳細了解石墨烯研究院的選型方案,可隨時與本公司的銷售工程師取得聯系400-0033-384



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