鉅大LARGE | 點擊量:2736次 | 2018年07月23日
石墨烯發(fā)熱原理是什么?
利用超聲和攪拌等方法將石墨烯粉末均勻分散于有機溶劑中,得到濃度為0.05mg/ml~0.5mg/ml的石墨烯溶液,通過抽濾的方法將石墨烯均勻覆蓋于有機濾膜或水系濾膜之上,再通過機械剝離、浸泡或有機溶劑溶解的方法將石墨烯薄膜和濾膜分離,得到石墨烯薄膜,在石墨烯薄膜上加上電極,對其施加電壓即可產(chǎn)生熱量。由于石墨烯獨特的二維納米結(jié)構(gòu),大的厚徑比、高的比表面積的特性,通過以上的制備工藝,使得石墨烯片層之間形成均勻連通的導電網(wǎng)絡(luò),在施加較低的電壓(1~10V)下即可產(chǎn)生較高的熱量。
主要是利用了石墨烯高效的傳熱能力,它的導熱系數(shù)比銅、鋁、鐵等金屬都要高,僅次于熱管,但石墨烯沒有像熱管那樣的工質(zhì)、吸液芯等,因此可以根據(jù)需要制成各種形狀,如傳熱板、傳熱管,當然也能做成導熱膜。
石墨烯發(fā)熱原理是什么?適用范圍?
LED,用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅(copperchloride)溶液中,進行觀察。LED燈亮了。實際上,他們需要6個石墨烯電路,形成串聯(lián),這樣就可產(chǎn)生所需的2V,使LED燈發(fā)亮,就可以得到這個圖片。
這里發(fā)生情況就是銅離子具有雙重正電荷,穿過溶液的速度約每秒300米,因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時,碰撞會產(chǎn)生足夠的能量,使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇:可以離開石墨烯帶,和銅離子結(jié)合,也可以穿過石墨烯,進入電路。
原來,流動的電子在石墨烯中更快,超過它穿過溶液的速度,所以電子自然會選擇路徑,穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面,而不是進入電解液。設(shè)備就是這樣產(chǎn)生電壓的
因此,這個裝置產(chǎn)生的能量來自周圍環(huán)境的熱量。他們可以提高電流,只需加熱溶液,也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量,就可以使他們的石墨烯電池持續(xù)運行20天。但是,還有一個重要的問號。另一個假設(shè)是某種化學反應產(chǎn)生電流,就像普通的電池。
石墨烯的用途?
石墨烯的應用范圍廣闊。根據(jù)石墨烯超薄,強度超大的特性,石墨烯可被廣泛應用于各領(lǐng)域,比如超輕防彈衣,超薄超輕型飛機材料等。根據(jù)其優(yōu)異的導電性,使它在微電子領(lǐng)域也具有巨大的應用潛力。石墨烯有可能會成為硅的替代品,制造超微型晶體管,用來生產(chǎn)未來的超級計算機,碳元素更高的電子遷移率可以使未來的計算機獲得更高的速度。另外石墨烯材料還是一種優(yōu)良的改性劑,在新能源領(lǐng)域如超級電容器、鋰離子電池方面,由于其高傳導性、高比表面積,可適用于作為電極材料助劑。
石墨烯發(fā)熱原理是什么?適用范圍?
導熱石墨烯的應用
導熱石墨片(TCGS-S)也稱石墨散熱片,是一種全新的導熱散熱材料,具有獨特的晶粒取向,沿兩個方向均勻?qū)幔矫鎯?nèi)具有150-1500W/m-K范圍內(nèi)的超高導熱性能,片層狀結(jié)構(gòu)可很好地適應任何表面,屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產(chǎn)品的性能。其分子結(jié)構(gòu)示意圖如下:
石墨烯發(fā)熱原理是什么?適用范圍?
中科院山西煤化所在石墨烯柔性散熱體領(lǐng)域今年已取得兩項重大進展。日前,該所系統(tǒng)研究了氧化石墨烯薄膜在炭化過程中的導熱性能演變機制,并獲得高性能熱還原氧化石墨烯薄膜。此前他們還與清華大學和中科院金屬研究所相關(guān)團隊成功研制出高導熱石墨烯/碳纖維柔性復合薄膜。
將納米石墨烯宏觀組裝形成薄膜材料,同時保持其納米效應是石墨烯規(guī)模化應用的重要途徑。山西煤化所與相關(guān)單位通過自組裝技術(shù),構(gòu)建結(jié)構(gòu)/功能一體化的碳/碳復合薄膜。這種全碳薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結(jié)構(gòu),其厚度在10~200μm之間可控,室溫面向熱導率高達977W/m·K,拉伸強度超過15MPa。這項研究解決了石墨烯導熱應用的難題,是石墨烯領(lǐng)域的一項突破。以氧化石墨烯為前驅(qū)體很容易獲得薄膜材料,但這種材料需通過熱處理才能恢復其導熱/導電性能。山西煤化所的研究結(jié)果表明,1000℃是薄膜性能轉(zhuǎn)變的關(guān)鍵點,薄膜的性能在該點發(fā)生質(zhì)變。這一發(fā)現(xiàn)不僅解決了石墨烯熱化學轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)科學問題,也為石墨烯導熱薄膜的規(guī)模化制備提供了依據(jù)。
石墨烯基薄膜可作為柔性面向散熱體材料,滿足LED照明、計算機、衛(wèi)星電路、激光武器、手持終端設(shè)備等高功率、高集成度系統(tǒng)的散熱需求。這些研究成果為結(jié)構(gòu)/功能一體化的碳/碳復合材料的設(shè)計提供了一個全新視角。
下一篇:石墨烯材料介紹 石墨烯危害大嗎?