石墨烯走到你身边
原文阅读: http://www.ccin.com.cn/ccin/news/2017/06/23/361341.shtml
电子报阅读:http://ipaper.ccin.com.cn/papers/ccin/2017-06-23/page_8B.html
石墨烯作为新材料之王,刷新了人类对物质世界的认识,它的每一款应用产品都关系着我们未来的生活。”这是中国石墨烯产业联盟理事、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛博士对石墨烯的评价。
石墨烯将怎样影响我们的生活?让我们一起来看看。
石墨烯内暖纤维面料。(柏兴泽 供图)
衣
智能服饰
最轻跑鞋
从去年开始,石墨烯内暖绒就开始搅局纺织业。据中国科学院山西煤化所研究人员李晓明介绍,石墨烯内暖绒是由生物质石墨烯均匀分散于涤纶空白切片中进行共混纺丝生产而成,其性能优越,非常适合制作智能穿戴产品。比如,作为填充材料应用于棉被、睡袋、羽绒服、枕头、靠垫、披肩等纺织品,具有轻薄、手感细腻、柔软、保温好、质轻、抗菌抑菌、抗静电等多种优异功能。
作为较早进入石墨烯纺织领域的企业,济南圣泉集团打造出了具有体温远红外、改善微循环、持久抑菌、增温保温、防紫外线、抗静电等多功能性的内暖纤维、内暖绒、内暖烯孔三大系列新材料、100余个终端新产品。
国内有科技公司利用石墨烯的导热性、稳定性和超导性,以加热功能作为功能性服饰的切入口,通过5伏安全电压和手机APP为服装加热。比如,深圳烯旺科技石墨烯智能穿戴产品能够3秒快速发热,释放出与人体远红外波长相近的远红外生命光波,并起到消除疲劳、缓解疼痛的理疗作用。
中国科学院山西煤化所研究人员孔庆强指出,这对于冬天户外作业的人员、室外巡检人员、老年人、特殊工种、特殊兵种,无疑都是非常好的关爱和保护。同样,人们在冬天再也不用穿着厚厚的衣服。例如,在2017年CCTV春节联欢晚会上,哈尔滨分会场的部分演员便穿着石墨烯改性的服装,既保暖又不会影响美观。
晋江市石墨烯产业技术研究院则研发出了目前业界最轻的跑鞋。这双鞋的重量仅约120克,相当于一袋方便面的重量。这款跑鞋鞋底加入了石墨烯,不仅增加了弹性,还能增加韧性和抗撕力。
住
壁画取暖
墙上挂一幅画,就能解决家里的供暖问题;装上一块涂了石墨烯材料的地板,就可以替代家里的地暖。是不是很神奇?记者站在中国科学院山西煤化所一面挂有壁画的墙边体验了一下,通上电后,不到1分钟壁画就开始热了,热量也很舒适。
孔庆强介绍说,这种采用壁纸、壁画的取暖方式,不仅与风景画结合,美观实用,可挂于墙上,不占地方,而且发热时无声、无光,不影响睡眠,打破了传统电热丝、陶瓷加热管等点状或条状发热模式热效率低、高耗能的缺点。此外,这种壁画式取暖装置,免除了传统暖气需要施工布管的繁琐和投资,可实现分布式的取暖,无人的时候可以关闭,起到节能的效果。
记者看到,画的夹板中间装有温控器,并配有遥控器。当室温低于或高于设置温度时,发热画就会自动开启或关闭,非常方便。同时,壁画能和手机APP连接,出门在外也能随手掌控家里的温度。
行
汽车减重
电动汽车
而当前在人们生活中石墨烯应用最广的领域就数交通了。“石墨烯粉体的堆积密度仅为3克/升,也就是说,1个500毫升的矿泉水瓶装满石墨烯仅重1.5克,但石墨烯比钢的强度要高200倍,是至今测量过的强度最大的材料。”李晓明介绍说,石墨烯这种特性使其成为交通领域理想的轻量化材料。
数据表明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽车整备质量每减少100千克,百千米油耗可降低0.3~0.6升。因此,通过石墨烯改性处理,使汽车车身轻量化,对于提高整车燃料经济性至关重要。在驾驶方面,轻量化以后,汽车的整体加速性将会得到显著提高,操控的灵敏性随之变高,车辆控制的稳定性、噪音、振动等方面也均有改善。
在汽车轮胎方面,四川大学高分子材料工程国家重点实验室已经自主研发出世界首个石墨烯橡胶轮胎。此外,第一架应用石墨烯强化机翼的模型飞机Prospero在英国范堡罗国际航展成功飞行;在2016年欧洲复合材料展览会上,展出了一架装备了石墨烯—聚丙烯复合材料螺旋桨叶片的无人机,机械性能和热性能都得到了改进。
储能是石墨烯的主要应用领域。“石墨烯电池的出现实现了‘绿色生活、绿色出行’的理念,真正引领了绿色生活。”中科院山西煤化所助理研究员苏方远博士介绍说,石墨烯应用于电池方面的产品很多,比如目前一些城市大街上已经在跑的超级电容新能源公交车。超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的电化学储能装置,近到公交车、电子玩具、应急照明灯,远到智能电网、发电站等都有其用武之地,而超级电容中所用的材料就是石墨烯。
目前,很多电动汽车以锂离子电池为动力源,锂电池由于其自身特性充电时间一般较长(2~3小时)。石墨烯作为一种纳米导电添加剂,其在锂电中的创新应用可显著减小内阻,提升充电速率,充电时间有望缩短至1小时。研究人员给记者现场演示了石墨烯电容器快速充放电的实验,记者看到一小块由石墨烯制作的电池充放电只需十几秒钟。
同时,添加石墨烯还可减少电池自损耗和热量,提升电池的安全性能,并可在一定程度上提高电池能量密度,增加汽车的续航里程,缓解旅程焦虑,提高汽车利用率。
中科院山西煤炭化学研究所研制的石墨烯超级电容器示范装置。(李晓明 摄)
用
快充充电宝
优质体育器材
轻质摄影装备
既然储能是石墨烯的主要应用领域,那石墨烯电池的应用也不仅仅局限在电动汽车上,还有我们熟悉的充电宝。有一款15分钟快速充电的“烯王”充电宝,充电速度是普通充电宝的20倍。业界不少人士都认为,石墨烯电池未来将在手机行业发挥重大作用,有望成为手机电池的主流,真正打造便捷的快充时代。
利用其轻而强的特点,石墨烯还被用来制作优质的体育器材,如网球拍手柄及羽毛球拍外围材料、高尔夫球杆、头盔、雪橇等,不仅可提升运动装备的耐用性能,提高这些用品的机械强度,还可极大地减小其重量,使运动器材更轻便却更有力,提升运动员的使用舒适性。
此外,石墨烯还能为摄影摄像装备提供良好的基础材料。从相机本身结构来讲,采用石墨烯增强改性的塑料为原料,可以对相机外壳、镜头外壳进行有效的轻量化设计。石墨烯材料不仅具备出色的强度,还具有较高的导电性,因此成型的相机外壳或镜头外壳也可具备电磁波屏蔽特性。从配套设施来讲,石墨烯改性的高分子材料制成的三脚支架比目前广泛使用的碳纤维三脚架还要减重20%,这就使得人们外出携带更方便。
加入了石墨烯的球拍。(王络 供图)
石墨烯走到你身边
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石墨烯作为新材料之王,刷新了人类对物质世界的认识,它的每一款应用产品都关系着我们未来的生活。”这是中国石墨烯产业联盟理事、中国科学院山西煤炭化学研究所副研究员陈成猛博士对石墨烯的评价。
石墨烯将怎样影响我们的生活?让我们一起来看看。
石墨烯内暖纤维面料。(柏兴泽 供图)
衣
智能服饰
最轻跑鞋
从去年开始,石墨烯内暖绒就开始搅局纺织业。据中国科学院山西煤化所研究人员李晓明介绍,石墨烯内暖绒是由生物质石墨烯均匀分散于涤纶空白切片中进行共混纺丝生产而成,其性能优越,非常适合制作智能穿戴产品。比如,作为填充材料应用于棉被、睡袋、羽绒服、枕头、靠垫、披肩等纺织品,具有轻薄、手感细腻、柔软、保温好、质轻、抗菌抑菌、抗静电等多种优异功能。
作为较早进入石墨烯纺织领域的企业,济南圣泉集团打造出了具有体温远红外、改善微循环、持久抑菌、增温保温、防紫外线、抗静电等多功能性的内暖纤维、内暖绒、内暖烯孔三大系列新材料、100余个终端新产品。
国内有科技公司利用石墨烯的导热性、稳定性和超导性,以加热功能作为功能性服饰的切入口,通过5伏安全电压和手机APP为服装加热。比如,深圳烯旺科技石墨烯智能穿戴产品能够3秒快速发热,释放出与人体远红外波长相近的远红外生命光波,并起到消除疲劳、缓解疼痛的理疗作用。
中国科学院山西煤化所研究人员孔庆强指出,这对于冬天户外作业的人员、室外巡检人员、老年人、特殊工种、特殊兵种,无疑都是非常好的关爱和保护。同样,人们在冬天再也不用穿着厚厚的衣服。例如,在2017年CCTV春节联欢晚会上,哈尔滨分会场的部分演员便穿着石墨烯改性的服装,既保暖又不会影响美观。
晋江市石墨烯产业技术研究院则研发出了目前业界最轻的跑鞋。这双鞋的重量仅约120克,相当于一袋方便面的重量。这款跑鞋鞋底加入了石墨烯,不仅增加了弹性,还能增加韧性和抗撕力。
住
壁画取暖
墙上挂一幅画,就能解决家里的供暖问题;装上一块涂了石墨烯材料的地板,就可以替代家里的地暖。是不是很神奇?记者站在中国科学院山西煤化所一面挂有壁画的墙边体验了一下,通上电后,不到1分钟壁画就开始热了,热量也很舒适。
孔庆强介绍说,这种采用壁纸、壁画的取暖方式,不仅与风景画结合,美观实用,可挂于墙上,不占地方,而且发热时无声、无光,不影响睡眠,打破了传统电热丝、陶瓷加热管等点状或条状发热模式热效率低、高耗能的缺点。此外,这种壁画式取暖装置,免除了传统暖气需要施工布管的繁琐和投资,可实现分布式的取暖,无人的时候可以关闭,起到节能的效果。
记者看到,画的夹板中间装有温控器,并配有遥控器。当室温低于或高于设置温度时,发热画就会自动开启或关闭,非常方便。同时,壁画能和手机APP连接,出门在外也能随手掌控家里的温度。
行
汽车减重
电动汽车
而当前在人们生活中石墨烯应用最广的领域就数交通了。“石墨烯粉体的堆积密度仅为3克/升,也就是说,1个500毫升的矿泉水瓶装满石墨烯仅重1.5克,但石墨烯比钢的强度要高200倍,是至今测量过的强度最大的材料。”李晓明介绍说,石墨烯这种特性使其成为交通领域理想的轻量化材料。
数据表明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽车整备质量每减少100千克,百千米油耗可降低0.3~0.6升。因此,通过石墨烯改性处理,使汽车车身轻量化,对于提高整车燃料经济性至关重要。在驾驶方面,轻量化以后,汽车的整体加速性将会得到显著提高,操控的灵敏性随之变高,车辆控制的稳定性、噪音、振动等方面也均有改善。
在汽车轮胎方面,四川大学高分子材料工程国家重点实验室已经自主研发出世界首个石墨烯橡胶轮胎。此外,第一架应用石墨烯强化机翼的模型飞机Prospero在英国范堡罗国际航展成功飞行;在2016年欧洲复合材料展览会上,展出了一架装备了石墨烯—聚丙烯复合材料螺旋桨叶片的无人机,机械性能和热性能都得到了改进。
储能是石墨烯的主要应用领域。“石墨烯电池的出现实现了‘绿色生活、绿色出行’的理念,真正引领了绿色生活。”中科院山西煤化所助理研究员苏方远博士介绍说,石墨烯应用于电池方面的产品很多,比如目前一些城市大街上已经在跑的超级电容新能源公交车。超级电容器是一种介于传统电容器和电池之间的电化学储能装置,近到公交车、电子玩具、应急照明灯,远到智能电网、发电站等都有其用武之地,而超级电容中所用的材料就是石墨烯。
目前,很多电动汽车以锂离子电池为动力源,锂电池由于其自身特性充电时间一般较长(2~3小时)。石墨烯作为一种纳米导电添加剂,其在锂电中的创新应用可显著减小内阻,提升充电速率,充电时间有望缩短至1小时。研究人员给记者现场演示了石墨烯电容器快速充放电的实验,记者看到一小块由石墨烯制作的电池充放电只需十几秒钟。
同时,添加石墨烯还可减少电池自损耗和热量,提升电池的安全性能,并可在一定程度上提高电池能量密度,增加汽车的续航里程,缓解旅程焦虑,提高汽车利用率。
中科院山西煤炭化学研究所研制的石墨烯超级电容器示范装置。(李晓明 摄)
用
快充充电宝
优质体育器材
轻质摄影装备
既然储能是石墨烯的主要应用领域,那石墨烯电池的应用也不仅仅局限在电动汽车上,还有我们熟悉的充电宝。有一款15分钟快速充电的“烯王”充电宝,充电速度是普通充电宝的20倍。业界不少人士都认为,石墨烯电池未来将在手机行业发挥重大作用,有望成为手机电池的主流,真正打造便捷的快充时代。
利用其轻而强的特点,石墨烯还被用来制作优质的体育器材,如网球拍手柄及羽毛球拍外围材料、高尔夫球杆、头盔、雪橇等,不仅可提升运动装备的耐用性能,提高这些用品的机械强度,还可极大地减小其重量,使运动器材更轻便却更有力,提升运动员的使用舒适性。
此外,石墨烯还能为摄影摄像装备提供良好的基础材料。从相机本身结构来讲,采用石墨烯增强改性的塑料为原料,可以对相机外壳、镜头外壳进行有效的轻量化设计。石墨烯材料不仅具备出色的强度,还具有较高的导电性,因此成型的相机外壳或镜头外壳也可具备电磁波屏蔽特性。从配套设施来讲,石墨烯改性的高分子材料制成的三脚支架比目前广泛使用的碳纤维三脚架还要减重20%,这就使得人们外出携带更方便。
加入了石墨烯的球拍。(王络 供图)