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    二维码2016-06-13 07:45
    手机充电几秒钟就满格

    解密“新材料之王”石墨烯
    广州日报讯 (记者罗桦琳 通讯员吴晶平、刘时良)手机充电只需要几秒钟,电池就能满格;电脑屏幕可以随手一卷,塞进口袋里。这些让人叹为观止的新应用,都与石墨烯这种新材料有关。由广州市科创委、广东科学中心主办的珠江大讲堂——“‘石墨烯’是什么鬼”昨日在广州科创咖啡开讲。

    本次讲堂请来国际石墨烯领域知名专家萧小月揭秘石墨烯。
    石墨烯是由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。形象一点理解,铅笔是石墨,铅笔痕中就有数十甚至上百层的石墨烯。
    萧小月解释,石墨烯是世界上最薄最柔最轻的材料,但同时也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。如果用一块面积1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克便可以承受一只一千克的猫。
    同时,因为具备了超强的导电、导热性能,石墨烯这种新型纳米材料,被称为“新材料之王”。
    这样一种超强材料,应用领域覆盖多个方面。据了解,石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。用石墨烯取代硅,计算机处理器的运行速度将会快数百倍。
    石墨烯做成电池前景同样可观。不管是大型工程还是手机、笔记本电脑,充电时会发热特别烫,这个问题不解决的话会潜在的危险和安全问题,而且会降低电池的使用寿命。“如果在锂电池中加入石墨烯,可以大幅度提高导电特性,同时降低内阻,产生热量的机制就会降低,安全性会提高,同时充放电的速度也会快很多。”
    石墨烯还可以净化水吸附重金属污染,去除甲醛等。“石墨烯在净化水中的重金属方面也能起到很好的作用,石墨烯对有机分子有超强的吸附性,它的作用跟一般活性炭的作用不一样,它包含了化学、物理等方面,是综合性的。”
    萧小月介绍,以上特性使得石墨烯成为全球国家的研发重点和朝阳产业。

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    发布时间:2016-06-09 09:22:21 | 来源:广州日报 | 中国网-传媒经济 手机充电几秒钟就满格
    http://media.china.com.cn/cmcy/2016-06-09/755724.html

    讲堂安排:
    讲座时间:6月8日(星期三)下午15:00-17:00
    讲座主题:石墨烯国际国内研发应用情况
    主讲嘉宾:萧小月(国际石墨烯领域知名专家)
    主办单位:广州市科技创新委员会、广东科学中心、羊城晚报社
    承办单位:广州科普联盟、中国工程院院士广州咨询活动中心、科创咖啡
    举办地点:科创咖啡(越秀区太和岗路10-16号2号楼)
    参与办法:讲座免费听讲,报名电话:39348046、39348141
    优惠信息:凭珠江科学大讲堂入场券可优惠价换购广东科学中心主场馆门票和科技影院门票。
    主讲专家介绍:

    萧小月博士,国际石墨烯领域的知名专家。现任南京科孚纳米技术有限公司总经理,中国石墨烯产业技术创新战略联盟常务理事、国际合作部主任,国际石墨烯联盟执行委员会主席,欧洲石墨烯大会国际科学委员会委员。
    萧博士于1982年于南京大学获学士学位,1984年于中国科学院获硕士学位,1992年于美国普度大学化学系获博士学位。1992年回国,任教于清华大学材料科学与工程系,1993年晋升为副教授,1995年被任命为清华大学新型陶瓷与精细工艺国家重点实验室副主任,1996年被国家教委评选为“跨世纪优秀青年科学家”,同年被任命为清华大学科学与工程系副主任。1998年加入美国Biotech Atlantic公司,担任研发部门主管;2000年加入美国SACHEM 公司,担任实验室经理、高级专家;2013年创建南京科孚纳米技术有限公司。在国际国内学术刊物发表论文30余篇,已申请石墨烯功能材料等领域相关专利11项。
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    2016-06-13 07:49   0人喜欢
    据了解,石墨烯这个概念早在70多年前就已经有了,而真正将石墨烯从实验室分离出来,是在2004年,这得归功于英国曼彻斯特大学的两位物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫。后来,这两位科学家也因石墨烯的贡献于2010年共同获得诺贝尔物理学奖。

            目前,在国内外,关于石墨烯研究应用处于一个热度中。据统计,我国目前至少有一百多家专业从事石墨烯的厂家和公司,一些大的公司,如华为、中航、中船也在加强力度参与石墨烯的研发和产业化。“我国在石墨烯研究领域跟国际相比,基本上处于同一起跑线,但是,同时也存在一些问题,主要表现在研发以及工业转化机制相对比较薄弱”,萧小月认为。

            2015年被认为是中国石墨烯产业化发展元年,关于石墨烯的销售及应用,从一个比较低迷的状态开始往上走,主要在复合材料、动力电池、涂料、柔性触摸屏等领域;预测到“十三五”以后,整个产业链的发展就会达到千亿以上的产值。当然,“但是切忌过火,一旦过火就会产生很多泡沫”,萧小月认为。

            在国外,日本、韩国,特别是韩国在石墨烯的研究应用做得非常出色,坚持以公司为主体、学校作为支撑,建立了良好的科技成果转化机制,因而,直接吸引很多大公司参与进来。“而且这些大公司的研发投入相对来说比我们一般的公司要大得多。特别是在手机柔性触摸屏领域,韩国做得相当好。”萧小月介绍。同时,“我国关于石墨烯的研究论文和专利不少,而相较于欧美专注开发下游应用产品,我国仍有许多待努力的地方。”萧小月称。

            而据了解,实际上,我国石墨烯下游产业链尚未充分形成,关于石墨烯的行业技术标准亟待建设。萧小月表示,行业标准制定应包括学术性的标准制定以及工业性的标准制订。工业性的标准一定要跟工业性的应用结合起来。
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    2016-06-13 07:53   0人喜欢
    南方网: 由广州市科技创新委员会、广东科学中心、羊城晚报社主办,广州科普联盟、中国工程院院士广州咨询活动中心、科创咖啡承办的第29期珠江科学大讲堂将于6月8日(星期三)在科创咖啡(越秀区太和岗路10-16号2号楼)举行。本期将邀请国际石墨烯领域知名专家萧小月为我们介绍石墨烯国际国内的研发应用情况。 2016-06-08 11:02:22
    主持人:各位来宾、朋友们,大家下午好!珠江科技大讲堂第二十九期专题讲座今天在科创咖啡举行,在此我谨代表广州市科技创新委员会、广州科普联盟欢迎各位领导和嘉宾的到来,对各位领导、专家、科普联盟各成员单位对讲堂的大力支持表示衷心感谢。2016-06-08 15:13:56
    主持人:自从石墨烯被发现以来,它的应用与发展前景一直被人们所关注,为使公众能更好的认识和了解石墨烯的用途,我们荣幸地邀请到萧小月博士作为我们今天讲堂第二十九期的主讲嘉宾,向大家讲解石墨烯国际国内研发应用情况。萧小月博士是国际石墨烯领域的知名专家,下面让我们以热烈掌声有请萧小月博士给我们带来精彩的演讲。 2016-06-08 15:16:21
    萧小月:尊敬的各位领导、各位来宾,大家下午好!我今天非常高兴有这个机会来给大家做一个关于石墨烯领域研究和产业化的汇报,主要是介绍一下关于石墨烯为什么会在这个世纪这么热,为什么会成为二十一世纪的核心材料,它有什么样的物理特点、有什么样的应用前景。2016-06-08 15:24:43
    萧小月:有心人士可能已经关注到,现在在国际上也好,在国内也好,石墨烯的热度是持续不断的升温,包括从国家领导人,到最基层的县市乡镇的领导,以及一般的老百姓,都已经听说过石墨烯这个词了。石墨烯到底是一个什么样的东西,它是什么样的材料,为什么会吸引大家的注意,今天借这个机会向大家做一个简单的介绍。2016-06-08 15:28:01
    萧小月:主要是从几个方面来讲。首先就是石墨烯是什么,第二是介绍一下石墨烯的应用市场,第三介绍一下石墨烯的产业发展现状,第四是介绍为什么石墨烯现在在国际上有那么多的互动,最后介绍一下我们公司目前所处的位置以及所做的开发情况,让大家对这个领域有所了解。2016-06-08 15:28:04
    萧小月:首先石墨烯是什么。石墨烯这个概念在70多年前就已经有了,真正将石墨烯从实验室分离出来,那是在2004年的事情,由两位俄裔英国科学家完成,他们两位是师徒,安德列是老师,目前在英国曼彻斯特大学任教。安德列教授非常有意思,他做研究充满了奇妙的思维,包括让青蛙在磁场里悬浮。04年左右他还得过一个搞笑诺贝尔奖,是一个非常有意思的人。他们两个人在04年做了一个实验,想看看最薄一层的石墨是怎样的情况。安排学生去做了,其中有两个留学生,拿石墨磨来磨去磨不来什么名堂,因为要磨到非常薄很难。安德列就有了一个想法,让他们用胶带去沾,胶带贴上去之后就有一层石墨在上面,再用新的胶带去贴那个胶带上的石墨,这样反反复复,最后到显微镜下就看到它是单层的石墨,所以石墨烯是用最原始的方法发现了获得诺贝尔奖的成就。2016-06-08 15:28:06
    萧小月:可能大家对石墨的印象比较深,包括我们使用的铅笔都是石墨,石墨就像是一本书,一层一层的石墨烯叠在一起就是石墨。石墨烯是六连环的结构,这是一个稳定的石墨烯结构(见图)。2016-06-08 15:28:08
    萧小月:从科学的定义来说,单层我们叫做石墨烯,当时安德列发现时,将石墨烯分离出来实际上指的就是单层的石墨烯。但是事实上,从两层到十层算不算石墨烯呢?怎么定义它?实际上就是看它的物理属性。在两层到十层时,少层的石墨是不是石墨烯?测试它的性能,从导电导热性能来说显然比单层差一些,但是它的机械性能、机械强度实际上比单层要强,所以两到十层实际上也是石墨烯的一个类型。在科学技术上,或者说教科书上,我们一般定义两到十层是少层石墨烯。十层以上,到一百层的是不是石墨烯?这个时候石墨烯的性能主要是指它的导电导热,相对来说可能就要弱化下去,但是比一般我们所讲的石墨显然性能还是要更好。因此它的性能并不是突然的,而是过渡性的变化。单层、少层,还是多层,这是我们要界定好的。2016-06-08 15:43:05
    萧小月:如果去淘宝网上买它可能就是这样一堆的粉体(见图),水的比重是1,而它的比重是0.001,它已经到了少层或者是单层的状态,因为它的密度太低了。透镜来看是这样的(见图)。石墨烯实际上是一个碳层,我们说材料可以说石器时代、青铜时代等等,但是在讲碳材料时,比较早的研究是在80年代。英国一位科学家科瑞特跑到美国的瑞斯大学,跟瑞斯大学化学系的一位教授合作,他们当时要去发现空间里的有机分子结构,所以在实验室里做模拟。但是模拟的结果,做出一个非常奇怪的东西,它是圆形点结构的分子,这就是当时发现的(见图),也叫富勒球。做了很多的测试,最后将结构做出来,发现它就像是一个足球一样。结果出来之后科学界一片哗然,认为这是不可能的事,科瑞特教授回来写回忆录,说很多次都想跳楼自杀,好像做的东西是欺骗了大众。但是过了几年,别的实验室重复做出了这样的结果,到96年时这三位教授就做了诺贝尔科学奖。其中两位教授已经去世了,还有这位教授,今年已经八十多岁还在校园里做研究。2016-06-08 15:43:07
    萧小月:碳60出来之后,就有很多科学家继续探索,接着发现了碳纳米管。事实上它就是一个六边形的碳分子结构卷曲起来连成管状,物理特性是一维的。碳纳米管的发现并没有获得诺贝尔奖,到04年安德列教授师徒发生了二维材料,从零维到一维、到二维材料,那么有没有三维呢,有,这就是金刚石。2016-06-08 15:43:11
    萧小月:石墨烯到底为什么这么神奇呢?确实有它值得骄傲的地方。目前在我们地球上能发现的材料,不管是天然的还是人工合成的,它所体现的物理性能,其中包括机械性能,以及它的电学和导电性能都是最优的。我们说它是最薄最柔最轻最强的材料,薄到单原子层。它的电流密度耐性最大,电阻率比银还要低,这就是它的导电特性所带来显著特性。导热率也是最高的,作为导热材料的主要也是包括银、铜等,金刚石也是良导体,导热系数可以达到3000,银和铜一般是在400左右。石墨烯可以达到5000以上,也就是说它的导热系数是最高的,这也是为什么对它这么跟兴趣。2016-06-08 15:48:12
    萧小月:正是因为它具备了优异的物理特性,所以在很多领域的应用凸现出来。大家每天都要使用的电脑,可能年纪大的同志知道,我们一开始使用的是286、386、486、奔腾,到现在再往上硅材料已经很难承受。现在就需要新的材料,只有石墨烯这个碳材料能够承受现在这种速度的运行。可穿戴技术、传感器、触摸屏,比如现在我们讲的射频识别系统,在停车场石墨烯很远就可以感受到你的车牌,灵感度高很多,从另外一个角度来说如果超市某一天你买东西,买了十几二十上百商品,推着车子,不需要收银台一个一个给你照,而是一次性就可以付款走人。新能源方面,比如说吸波材料,在军工上使用非常多,但是其他的材料是有选择性的吸波,而石墨烯是全波段的吸波。包括海洋工程上使用的重防腐。2016-06-08 15:48:14
    萧小月:我有一个很好的朋友,现在在美国卫生部五大工程中心担任主任,有一次打电话问我做什么,我说我在做石墨烯,他说他也在做石墨烯,我就觉得奇怪啊,因为石墨烯是无机材料,他是做生物工程的。他告诉我,现在他在用石墨烯做DNA的排序。2016-06-08 15:48:17
    萧小月:石墨烯可以从甲烷、苯环分子合成,基底生长为石墨烯,这是一个技术路线。另外就是从石墨矿做到石墨,刚才说了石墨烯是一层一层叠加到一起,现在我们一层一层剥开。它还可以分为化学工艺和物理工艺,化学工艺要进行氧化还原,会造成比较大的环境污染,而物理工艺相对来说污染就比较小了。2016-06-08 15:48:19
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    2016-06-13 07:53   0人喜欢

    萧小月:石墨烯的应用市场非常多非常广泛,总体来说我们可以这样定义。石墨烯的发展实际上是有阶段性的,会分为近期、中期、长期的过程。近期主要包括是已经有的这些工业或者商业产品的升级,包括了刚才提到过的,像是高导热导电的复合工程塑料、工程橡胶,特殊的功能涂料,这就包括电磁屏蔽、重防腐等。还有电池,怎样将电池的能量密度和功率密度做更大的改进和提高。刚才我也听说广汽在做石墨烯锂电池的改进,据说可以提高3-4倍,一会儿我也会介绍一些数据。还有就是环境净化,每个人家里直接关心的,新买的房子可能里面有甲醛等对人体有影响的气体,现在主要是使用活性炭进行清理,石墨烯相比活性炭可以提高10-300的效率,这就是它的特点。2016-06-08 15:48:21
    萧小月:热工程管理方面,实际上是整个商业产品里到处都要使用到的,不管是大型工程还是我们使用到的手机、笔记本电脑,充电时可能会发热特别烫,这个问题不解决的话会存在潜在的危险和安全问题,而且会降低电池的使用寿命,所以热工程管理是很重要的问题。这里就牵涉轻型化、微型化、多功能,这些都是石墨烯材料可以完成的。不管是手机也好,还是LED灯也好,LED是比较普及的功能灯,但是有一个很大的问题是光衰,如果温度超过56度,根据不同的功率,光衰就会造成急剧的变化,会导致LED灯迅速的衰减死亡,所以解决导热是一个非常重要的问题。2016-06-08 15:48:23
    萧小月:石墨烯在电子屏蔽、吸波、海洋重防腐等方面的应用,我国在从海洋大国往海洋强国进行战略规划的转换,其中牵涉到很多海洋工程方面的问题,青岛有很多的海军基地,包括南海现在也显得更加重要了,要解决很多海洋工程、岛礁的防腐、抗电磁屏蔽,其中特别重要要强调的是薄、轻、宽、强的性能怎么实现。刚才我介绍了石墨烯的特点,大家很容易就可以联想到,这是很好的应用方向。2016-06-08 15:48:25
    萧小月:现在3D打印也使很火的方向,现在在美国有科学家通过3D打印来做神经元,当然还可以做其他的生物传感、生物监测等,其中就牵涉到锂电超级电容等方面的使用,这些都可以通过3D打印来完成。2016-06-08 15:49:58
    萧小月:石墨烯新能源领域的应用。国家工信部、发改委今年确定重点要建设石墨烯示范应用生产线的方向,这就是石墨烯在新能源领域的应用。不管是国内还是国外都有在做相关的研究,锂电现在平均的能量密度是每公斤160瓦时,但是现在有人可以做到500瓦时每公斤,高了差不多3倍。最重要的一点,它的充放电时间短,因为石墨烯的导电性能非常好,因为电池的正极材料导电性能是不好的,不知道今天有没有能源所的同志在,他们就会很清楚,一般会在正极材料里加碳黑等进去提高导电特性,但是石墨烯加入之后可以大幅度提高导电特性,同时降低内阻,这些都是国家在863项目里规定的硬性指标。加入石墨烯之后,相比其他的材料,正极导电率会提高6倍以上。什么意思呢?它的内阻会大幅度下降,产生热量的机制就会降低,安全性会提高,同时充放电的速度也会快很多。理论上来讲,导电率提高6倍,那么充放电的速度就会提升6倍。 2016-06-08 15:50:00
    萧小月:加入不同份量的石墨烯,内阻的变化是这样的(见图)。相比碳黑来说,石墨烯的效果很明显。国家863规定设计目标锂电内阻要低于2.5,也就是说石墨烯使用在电池里有几个比较明显的特点,首先就是提升电化学倍率,另外就是薄膜化,第三是提升使用寿命,第四是提高安全度,原理很简单,就是降低内阻,使它不至于迅速升温导致安全隐患,再就是提高稳定性,所谓的稳定性和碳纳米管相比,碳纳米管是柱状的,电极材料是要压密实的,碳纳米管用力压下去之后会回弹起来,这就会对电极产生破坏。2016-06-08 15:55:48
    萧小月:石墨烯若料电池要使用到石墨极板,这是美国能源部的一个参数指标,要实现它的导电率和导热率的相关指数,目前石墨烯可以轻而易举地达到这个技术值,其他材料目前还都存在一些问题。2016-06-08 15:55:51
    萧小月:石墨烯的行业发展现状。不管国际也好还是国内也好,都是在大花力气做,国内也有做的不错的。国际国内研究也好,产业化、商业化也好,大概进展到什么样的状态呢?包括我国在石墨烯领域到底在国际上站在什么样的位置。2016-06-08 15:55:53
    萧小月:因为石墨烯是在英国发现的,所以欧盟对石墨烯特别重视,欧盟制订了旗舰计划,主要包括了两个方向,一个是石墨烯,另外就是人脑科学,这是欧盟确定为今后10年发展的主要科技产业方向。就石墨烯而言,它将在全球带动数万亿美元新兴产业链。这是欧盟石墨烯旗舰计划产业路线图(见图),从石墨烯材料制备,到可商业化创新型材料,以及信息通讯技术带来的新机会,他们基本上就是按照这样的路线来做的。欧盟对它也抱有很大希望,希望这个产业真正重振欧盟制造业,其中特别重要的就是包括下一代的显示技术,也就是跟信息技术相关。2016-06-08 15:55:55
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