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石墨烯,一個瓦藍瓦藍的新“藍?!碑a業
更新時間:2016-07-01 瀏覽數:

     科技日報  記者 華 凌        20160701 星期五  

     

基于石墨烯材料研制的可穿戴式傳感器

■中外石墨烯動態⑥

   有人說,如果19世紀是鐵器的時代,20世紀是硅的時代,那么21世紀將是石墨烯的時代……

   如今的石墨烯已不再是躲在深閨,或在實驗室里論英雄,它不僅能出得廳堂,入得廚房,還能在軍工航空大顯身手,并且在移動世界獨領風騷,高不可攀的石墨烯越發顯現出多面能手的特質。

    鋼鐵俠、隱身俠,軍工航空大顯身手

   626日,在北京召開的“2016石墨烯在軍工領域應用研討及項目合作對接會”令人對石墨烯堅韌的一面大開眼界。

   早在兩年前,西班牙《阿貝賽報》曾報道,石墨烯這個神奇的材料可能會成為比鋼還堅硬,能夠阻擋住子彈的軍用材料。美國一個科學家小組日前進行的子彈槍擊實驗也表明,石墨烯可迅速分散沖擊力,并能中斷通過材料的外展波,承受沖擊的性能遠勝于鋼鐵和芳綸纖維復合材料凱夫拉(強度為同質鋼鐵5倍)的兩倍多。而且,在防彈能力提升的同時,它還大大減輕了防彈裝備的重量。

   20161月,加拿大SUNVAULT能源公司開發出一種石墨烯增強樹脂防護片,用世界上最具殺傷力的AK47突擊步槍彈(在百米射程內可擊穿6毫米鋼板)射擊測試,根本打不穿,展現出優良的防護特性。目前基于這種石墨烯增強樹脂具有輕質特性,研究人員正在根據英國警察現行防彈衣標準進一步測試,以確定其防彈等級。

   此外,石墨烯還有“遁形隱身”的身手。2013年,美國加州大學制備了石墨烯基紅外隱身涂層,通過改變反射光的波長來實現紅外隱身。這種材料可大面積涂覆于結構和平臺表面,實現軍事偽裝。

   美國萊斯大學研究團隊將環氧樹脂涂層與石墨烯納米帶相結合,得到了一種特殊的涂層材料。將其涂在直升機旋翼槳葉的邊緣上并施加一個小小的電壓,涂層表面產生極高的溫度電熱,能融化1厘米多厚的覆冰。另外,這種涂層還可為飛機提供電磁屏蔽層,保護飛機免受雷擊。

    保健師、針灸師,出得廳堂入得廚房

   “新材料之王——石墨烯導熱率高達99%,可以做到1秒升溫,10秒升至35攝氏度,并且可控恒溫幾個小時?;谶@樣的原理,針對很多人肩頸風濕酸痛等頑疾而設計的石墨烯護頸、U型枕和護肩等具有理療功能產品?!毕┩萍几笨偨浝砝钤虑锶涨霸谏钲谂e辦的“U·秀”2016石墨烯新品發布會上介紹說。

   這類石墨烯產品會有怎樣的理療效果?美國《圣路易時報》曾刊登了東方康復中心姜新生醫師對于石墨烯遠紅外效應醫學作用的專文,文中提到太陽光中波長為5.615微米的遠紅外線是生物生存必不可少的因素,可產生生物活化現象,被專家稱為“生命之光”,而石墨烯在發熱過程中產生的814微米遠紅外線恰是其中最適合人體健康的波段,由此,攜帶具有這樣功能的石墨烯產品,猶如請了針灸按摩師為己調理經絡免疫系統。無疑,這對電腦族、手機族、久坐開車的司機患有頸椎病的人是個福音。

   而同樣的技術原理對未來北方冬天千家萬戶的采暖,減少化石能源使用也有深遠影響。中國石墨烯產業奠基人之一馮冠平教授介紹說,即將上市的石墨烯家庭智能取暖畫,僅需一幅小小的壁畫即可給房間帶來溫暖,除了發射紅外線及智能溫控特點外,還可直接使用太陽能電池轉換電能,數據考證可節約70%的能源。

   令人心頭一熱的是,基于這種石墨烯發熱技術,納美新材料科技研發的“飯暖暖”智能飯盒,原理是在塑料中加入石墨烯粉末,可在安全低電壓和低功耗下,通過遠紅外光譜均勻文火加熱模式,可持續加熱三個小時而不破壞食物分子結構,能鎖住營養,飯菜口感好,解決了傳統飯盒各種技術難題。

    充電王、柔性屏,移動世界獨領風騷

   僅1厘米厚的石墨烯電池在5分鐘內給智能手機充滿電,堪稱充電王;可折疊LED透明柔性屏可看電影、打電話和網頁瀏覽;線射頻識別標簽可打印在普通的紙上,反復折疊150000次性能不損失……這些科技產品在30日在上海舉辦的2016全球移動互聯網大會石墨烯峰會上令人炫目。

   全球移動通信協會(GSMA)副總裁史蒂夫·拉斯稱,石墨烯在物聯網、柔性顯示屏和傳感器等方面都有非常大的應用,希望峰會能推進移動世界的技術不斷向前、有所突破,給移動社會帶來新機遇。

   會議期間,中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟(簡稱聯盟)產業研究中心出版的《2016全球石墨烯產業研究報告》格外引人矚目。報告預測,到2018年,僅中國石墨烯電子信息行業的市場規模將達到160億元的市場規模,其中柔性顯示約60億元、傳感器100億元;預計到2020年,兩者將率先在可穿戴領域實現突破,中國石墨烯基于可穿戴設備的市場規模將超過54億元。石墨烯在全球電子信息行業的市場規模將達到267億元。

   此次峰會上,聯盟秘書長李義春博士還介紹了將于9月下旬召開的“2016中國國際石墨烯創新大會”。他說,預計將有來自50個國家和地區600多家單位2000多人參與大會;新增中國國際先進碳材料應用博覽會,展覽面積達1萬平方米;將邀請諾獎得主安德烈·海姆做大會主題報告。此外,還將召開“中國石墨烯國際專家委員會成立暨第一次工作會議”,探索在知識產權、標準、投融資、項目合作等領域合作的機制和方式。

 

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