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石墨烯:透明胶带成就的诺贝尔奖

尽管IT产品千变万化,但万变不离其宗——都是建立在基于半导体硅的计算基础上。但摩尔定律终有极限。于是,非硅计算便成为研究的热点。$$    今年10月,英国曼彻斯特大学安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫因在石墨烯方面卓越研究而分享了诺贝尔物理学奖,从而使石墨烯在量子计算、生物计算、光计算、碳纳米管等硅计算替代者中,脱颖而出。$$    摩尔定律终有尽头$$    1958年,德仪公司的基尔比和仙童半导体公司的诺伊斯分别独立地发明了集成电路,从而使得电子技术从电子管、晶体管转向集成电路时代。基尔比因为集成电路的发明而获得了2000年诺贝尔物理学奖,遗憾的是创办了仙童和英特尔两家半导体工业历史上最著名的公司的诺伊斯却因突发心脏病于10年前辞世,无法获得诺贝尔奖。事实上,如今半导体工业采用的都是诺伊斯发明的平面工艺,与基尔比的工艺其实没有关系。$$    平面工艺就是利用研磨、抛光、氧化、扩散、光刻、外延生长、蒸发等半导体加工工艺技术...  (本文共3页) 阅读全文>>

《新材料产业》2019年09期
新材料产业

石墨烯产业前沿技术发展方向研究

■文/叶琳云南省科学技术情报研究院利用现有技术,对石墨烯及相关材料进行不同组合产生的新产品将刷新一系列固有认知。无论从材料技术、组件技术,还是从系统集成来看,这种技术的革命将推动着多功能产品应用。围绕石墨烯相关技术和应用领域,本文从石墨烯产业前沿技术发展方向上进行了一系列探索性研究,从而探讨了石墨烯产业作为21世纪具有颠覆性的技术具有广阔发展前景。1基于石墨烯的颠覆性技术与普通半导体和其他电子材料相比,石墨烯具有许多优异特性,而这些性质的组合在其他任何材料中都不能被找到。对于石墨烯独一无二的性质,新技术和大型研究的最终目的是将其应用于工业发展(图1)。石墨烯的这些属性有机会让一些应用变为现实,比如,在电子应用领域包括高频设备、触摸屏、灵活的可穿戴设备、超灵敏的传感器、纳米机电系统、超密度数据存储及光子器件等,在能源领域包括电池和超级电容器来储存和运输电力,以及太阳能电池等。从长远一些来看,石墨烯最具吸引力的潜力在于其传导光和电的...  (本文共4页) 阅读全文>>

《化工设计通讯》2019年09期
化工设计通讯

石墨烯复合材料的制备、表征及性能

因为石墨烯所具有的二维晶体结构是比较特殊的,所以其纵横比很高、电子迁移率也很高,这就使得石墨烯在储能领域之中的应用前景十分广泛。但是在储能领域之中,石墨烯储能机理以及应用范围还需要进一步的考察和开拓。同时,如果采用物理改性方法或者是化学改性方法使得石墨烯在聚合物以及复合材料的力学性能增强之中所体现出的学术价值也将十分可观。1石墨烯复合材料的制备1.1氧化石墨烯以及石墨烯的制备氧化石墨烯是应用改性的Hummers方法制备的,在70mL的浓硫酸之中加入1g天然鳞片石墨以及0.5g硝酸钠进行冰浴,然后加入高锰酸钾,经过2h的电磁搅拌反应之后加入水进行稀释。然后将30%的双氧水加入其中,直到整个体系变为亮黄色为止。然后再应用大量的去离子水进行稀释,对得到的棕黄色氧化石墨进行水溶液超声,将稳定的氧化石墨烯以及水溶液进行剥离。然后将一定剂量的氢氧化钾溶液加入其中,将其抽滤,并且应用稀盐酸进行洗涤,之后再应用大量的去离子水进行洗涤,将得到的产...  (本文共2页) 阅读全文>>

《高分子材料科学与工程》2019年09期
高分子材料科学与工程

氧化石墨烯增强聚丙烯酰胺水凝胶的力学性能

水凝胶良好的溶胀性和生物相容性使其在传感器、卫生环保、药物控制释放体系、人工肌肉、肌腱等生物材料及组织工程和再生医学等领域具有很好的应用前景。但传统水凝胶交联点分布不规则、交联链长度分布不均匀,导致其易脆,拉伸性能低,整体力学性能较差,限制了其实际应用。针对水凝胶的这些缺陷,研究制备高强度水凝胶对提高其在生物医药领域的实际应用具有十分重要的意义[1~3]。相比传统方法制得的水凝胶,以无机纳米颗粒(如黏土、碳纳米管等)作为交联剂通过物理作用力交联而制备的纳米复合水凝胶具有较高的韧性和很好的力学性能[4~7],这在一定程度上改善了水凝胶的实际应用难题。与黏土层相似,石墨烯由单原子厚度的碳原子层组成,具有良好的力学性能、化学稳定性及独特的电化学性能,是近来材料领域的重要研究课题。其氧化物氧化石墨烯具有褶皱型片层结构,且含氧量大,官能团丰富,这些官能团使氧化石墨烯具有较强的亲水性,有助于其在水中的均匀分散,且其具有较大的比表面积及层间离...  (本文共9页) 阅读全文>>

《辽宁化工》2019年10期
辽宁化工

具有三维结构石墨烯的制备及其作为药物载体的性能研究

一直以来,开发新的和有效的药物输送系统,以改善治疗药物的治疗概况和疗效是现代医学所面临的关键问题之一。纳米科学和纳米技术的进步,使得新的纳米材料得以合成,促进了许多新药物输送系统的发展。近年来石墨烯的发现引起了人们的关注,并探索这种新材料在药物输送方面的应用[1-3]。石墨烯是碳原子sp2杂化堆积成的单层二维蜂窝状晶格结构,由于其独特的化学结构和几何结构,石墨烯具有非凡的物理化学性质,包括高杨氏模量、高断裂强度、优异的导热和导电能力、载荷子的快速迁移率、高比表面积和良好的生物相容性[4-5]。这些性质使得石墨烯在广泛的应用范围中都是理想的材料,包括量子物理学、纳米电子学、能源研究,纳米复合材料的催化和生物材料等。在生物医药领域,作为一种新的生物材料石墨烯及其复合物在广泛的应用范围上提供了令人兴奋的机遇,包括新一代生物传感器、药物输送载体、细胞和生物成像探针[6-9]。而三维氧化石墨烯是指具有3D结构的二维2D石墨烯组装体,是近年...  (本文共4页) 阅读全文>>

《中国粉体工业》2012年02期
中国粉体工业

半导体所等在多层石墨烯物理性质研究方面取得新进展

石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料。由于其独特的二维结构和优异的晶体学质量,石墨烯蕴含了丰富而新奇的物理现象,使其迅速成为凝聚态物理领域近年来的研究热点之一。单层石墨烯可以逐层按不同方式堆垛成多层石墨烯,每一种多层石墨烯材料都显示出独特的电子能带结构。探测石墨烯电子能带结构的激发信息有很多方法,但是由于技术或分辨率的原因,这些技术的探测极限很难小至狄拉克点附近100meV内的低能电子激发信息。因此,如何研究多层石墨烯在狄拉克点附近的能带结构信息一直是人们希望解决的难题。拉曼模式与电子激发间的相互作用为通过测量低频拉曼信号来探测相应的低能电子激发提供了一种非常有效方法。低频拉曼模式通常是利用三光栅拉曼光谱仪来测量的,但其非常低的光学透过率使它很难被用来研究象多层石墨烯和体石墨所具有的这类强度极弱的低频拉曼模。在科技部重大科学研究计划和国家自然科学基金的支持下,中科院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验...  (本文共2页) 阅读全文>>