3D打印网-中国3D打印门户移动版

主页 > 3D打印材料 > 石墨烯 >

刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动(3)


传统玻璃的制备是高温化学过程。玻璃是非晶体,所以没有熔点,但是有软化点,这是石墨烯生长时的一个非常重要的参数。不同玻璃的软化点不同,从摄氏400度到2000度以上。石墨烯是在摄氏1000度左右长出来的,因此软化点不同,生长方法也完全不同,为此花费了我们数年的时间。

刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

对于石英等耐高温玻璃,直接在高温下生长石墨烯,需要一些诀窍。普通玻璃软化点较低,需要利用等离子体增强化学气相沉积技术。虽然质量不好,但基本可以保证产品透明导电。我们还发明了熔融态气相沉积技术,在软化、熔融的玻璃表面上生长出高质量的石墨烯薄膜。现在,我们可以在任意玻璃上生长出一到数层的石墨烯,可控性相当不错。

刘忠范:石墨烯产业切勿重演大炼钢铁运动

玻璃上生长石墨烯的一个难点在于均匀性,大面积生长时均匀性会变差,而且生长速率比较慢。实际上还有很大的提升空间,比如用乙醇作为碳源时生长速度可以大幅度提高,质量也显著提升。

这里是一块六十厘米长的玻璃,用甲烷长石墨烯的时候非常不均匀,但是用乙醇则完全不同,长得非常均匀。我们想了很多办法来提升生长速度,以满足大规模制备的需求。例如,在生长玻璃基底上放置一块毛玻璃,形成一个狭窄的生长空间,可有效提升生长速度。

那么这些玻璃究竟有什么用呢?我们做了大量的应用探索工作。

· 触摸屏

上图是我们用石墨烯玻璃做的触摸屏,线性度可以说和ITO没有任何差异。当然目前还比较贵,无法同ITO玻璃竞争。

· 电致变色智能窗

大家坐过波音787的话,会发现已经用上了智能变色窗,不用窗帘。一按按钮就可以调控窗子的颜色。用我们的石墨烯玻璃也可以达到同样的目的,而且能耗可以大幅度降低。

· 液晶智能窗

把高分子液晶夹在两块石墨烯玻璃中间,加上几十伏的电压,就可以切换智能窗的透明度。未来可以用石墨烯玻璃做投影墙,用的时候打开,是不透明的,通过散射光来投影;不用的时候可以是一幅装饰画或滚动显示屏。

· 透明加热片

这是一种更接地气的用途。石墨烯玻璃导电,而且具有一定的电阻,可以用作透明加热片,加上几伏电压就可以起到除霜、除雾的作用。大胆想象一下,未来的石墨烯新能源汽车不需要贴膜而自动调色,可以自动除霜雾,车体用的是石墨烯复合材料,动力电池也用到石墨烯,甚至还装备很多石墨烯传感器。

· 高效半导体照明技术

最近我们和半导体所合作,找到了石墨烯应用的新大陆。在石墨烯玻璃上生长高质量第三代半导体材料,可显著提高照明效率,降低成本。

· 高效细胞培养皿

我们的石墨烯玻璃还可以制作高效细胞培养皿,同等条件下细胞增殖效率提高至少一倍。

· 生物传感器

石墨烯玻璃制品还有很多用途。在透镜、棱镜上面生长一层石墨烯,再修饰一些生物分子,可以用作生物传感器。显而易见,借助于玻璃,石墨烯可以开辟出一系列全新的应用领域。

· 收集水雾

这是一个演示性的东西,可以做干旱地区的水雾收集。这是集水性非常强的玻璃,水滴在上面是水雾状态而不是薄膜状态,导热率提高几倍,这样就可以高效地收集水雾。用石墨烯玻璃制作的智能建筑,在干旱和半干旱地区可显示出广阔的应用前景。

(责任编辑:admin)