石墨烯散热薄膜研究进展（英文）

由于石墨烯具有优异的导热与导电性能,已被认为是最理想的散热材料之一,受到学术界与产业界的广泛关注。在本综述中,我们总结了石墨烯薄膜在热管理领域的研究现状,介绍了还原氧化石墨烯薄膜,机械剥离石墨烯薄膜以及石墨烯基复合薄膜的制备及其应用性能。进一步地,对石墨烯薄膜在导热、导电应用过程中的关键因素进行分析,总结石墨烯薄膜在散热领域未来实现产业化应用所面临的挑战。     

浙江大学石墨烯化学气相沉积生长研究获进展

<正>近日,浙江大学高分子科学与工程学系、硅材料国家重点实验室陈红征教授团队的徐明生教授小组在石墨烯化学气相沉积(CVD)生长方面有新的发现,相关工作发表在《先进材料》上。自2004年揭示石墨烯的优异性能及潜在的应用后,石墨烯受到了科学界和工业界的广泛关注;石墨烯薄膜在柔性透明导电膜等领域市场化应用的前提是高质量石墨烯薄膜的规模化可控制备技术,而可控制备技术的建立需要对石墨烯成     

石墨烯薄膜的制备方法及应用研究进展

完美石墨烯由于具有高导电性、高透光性、高柔韧性、高阻隔性、高机械强度、高化学稳定性、超薄等特性,被誉为21世纪最具颠覆性的"新材料之王",引起全球各界的关注,并预期在电子领域、光子领域、能源领域、环保领域、生物医疗健康等领域具有广阔的发展前景。目前,欧洲、美国、日本等众多国家,都把石墨烯列为本世纪最重要的新材料进行研究和开发,并已在新能源、电子等方面取得重要进展和初步应用效果。我国也明确把石墨烯作为国家重要战略材料列入国家"十三五"规划。石墨烯分为石墨烯粉体(还原氧化石墨烯)和石墨烯薄膜两大类。目前研究较多的是石墨烯粉体,且其制备和应用方面都有了系统的研究,并取得了一定成果。对于石墨烯薄膜,研究较多的是其制备技术,虽然对石墨烯薄膜在各个领域的应用均进行了初步研究,验证了它应用于其中的可行性,并预期其在部分应用领域具有显著优势,但多数处于研究初期,还面临众多技术挑战。因为目前制备的石墨烯薄膜性能和理论性能有较大差距,所以需要研究者们一方面改进制备技术,提升石墨烯薄膜性能;另一方面结合石墨烯特性选择拥有显著优势的应用领域进行深入研究,设计能够体现石墨烯薄膜性能优势的产品器件,这样才能真正打开石墨烯薄膜的应用市场。本文首先介绍了化学气相沉积法制备石墨烯薄膜的研究现状及发展趋势。目前,石墨烯薄膜晶畴尺寸多为微米级到毫米级,少数研究机构所制的石墨烯薄膜晶畴可达到厘米级;石墨烯薄膜迁移率一般可达到10 000～30 000 cm~2/(V·s),方阻小于150Ω/,透光率达到97. 7%。石墨烯薄膜发展趋势是开发可控、快速制备大面积、大晶畴、高质量原位沉积石墨烯薄膜的技术和找到可体现石墨烯薄膜优异性能的应用场景。其次在欧盟"石墨烯旗舰计划"科技路线图的框架下,根据石墨烯薄膜的诸多预期特性,结合技术先进性、未来市场规模、可行性、开发周期等方面,选定16项主要应用方向作为重点关注方向,并将其归为七大类应用:透明导电层、分离隔离膜、场效应晶体管(沟道层)、光电探测器(有源区)、导热材料、集流体涂层、催化剂载体。本文重点系统地分析了石墨烯薄膜在上述应用中预期带来的优势、现状和面临的问题,为石墨烯薄膜材料的发展提供研究基础。     

纳米材料

正大面积单晶石墨烯薄膜快速制备技术取得突破据报道,近期,北京市科技计划课题"大面积单晶石墨烯薄膜快速制备技术研究"验收通过专家组验收。石墨烯材料性质优异,可用于构筑高性能微纳电子器件和柔性透明导电薄膜,同时也能作为优异的支撑、封装和阻隔材料。大面积高质量的石墨烯薄膜是这些高端应用的材料基础。作为制备大面积高质量石墨烯薄膜材料的首选方法,化学气相沉积法制备的石墨烯薄膜存在畴区尺寸小、晶界和缺陷密度高、大     

3D打印石墨烯基功能材料的研究进展

石墨烯优良的力、电、热学特性赋予其在新型功能材料领域广阔的应用前景?如何实现石墨烯微纳尺度单元大尺度可控构筑?推动其优良的性能在宏观上的应用成为目前的重要挑战之一?在众多的三维石墨烯可控制备方法中?3D打印由于对材料结构形态的精确剪裁、结构复杂性和几何维度的可控设计?可实现石墨烯多尺度的可控构筑和功能组分材料的优化布局?3D打印石墨烯宏观体功能材料较传统的碳纳米材料展现出更优的力、电、热学等性能调控特性?是目前石墨烯功能材料研究重要的前沿领域之一?综述了几类目前应用于石墨烯宏观体制备的3D打印方法?以及在各种功能材料和器件方面的应用?基于3D打印这一新型的技术方法?有望实现快速大规模制备石墨烯基功能复合材料、生物医疗材料?制造高性能电子元件、柔性储能器件、智能传感器件等?     

还原氧化石墨烯基纳米银线透明导电薄膜研究进展

透明导电薄膜已广泛应用于印刷电子领域,传统的透明导电薄膜氧化铟锡（ITO）因其高脆性低柔韧性而不能满足高速发展的柔性电子行业;纳米银线（AgNWs）和石墨烯均具有良好光学性能、导电性能以及机械性能,使其能成为制备透明导电薄膜的理想材料。综述了近年来还原氧化石墨烯（rGO）基AgNWs透明导电薄膜的研究进展。介绍了柔性导电薄膜的关键参数及rGO/AgNWs透明导电薄膜的成膜工艺;归纳了影响rGO/AgNWs透明导电薄膜光电性能的主要因素和相关研究;阐述了rGO/AgNWs透明导电薄膜在印刷电子领域的应用现状,并展望了rGO/AgNWs透明导电薄膜的未来发展趋势。     

化学法制备石墨烯基透明导电薄膜的研究进展

石墨烯作为一种新型的二维纳米材料,具有优异的透光率和导电性。与传统的铟锡氧化物(ITO)相比,石墨烯具有更高的导电性、较好的柔韧性和丰富的资源,因此石墨烯在透明导电薄膜领域有着较好的应用前景。主要对国内外近3年来化学法制备石墨烯基透明导电薄膜的最新研究成果进行综述。并以成膜方法的不同为区分,重点介绍了真空抽滤法、旋涂法、自组装、Langmuir-Blodgett(LB)法、喷涂法制备石墨烯基透明导电薄膜的最新研究成果。同时,对薄膜的硝酸处理、掺杂进行了介绍。最后,就目前化学法制备石墨烯基透明导电薄膜所面临的问题进行了讨论,并对石墨烯透明导电薄膜的未来发展进行了展望。     

还原热处理对石墨烯薄膜导电性的影响

用改进的Hummers法制备了氧化石墨,通过超声、沉聚和自组装等工序制得氧化石墨烯薄膜,真空热处理后获得石墨烯薄膜.利用X射线晶体衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外(FT-IR)和拉曼(Raman)光谱等研究了石墨烯薄膜制备过程中各阶段产物的微观特征变化.结果表明,自组装方法制备氧化石墨烯薄膜简单易行,厚度尺寸可控,微观层状结构良好.热处理使石墨烯薄膜具有导电性,随温度升高导电率不断提高,在1 100℃时可达到536 S/cm.     

石墨烯透明导电薄膜的研究现状及应用前景

简要概述了石墨烯透明导电薄膜的结构与性质、几种常见的石墨烯透明导电薄膜的制备方法以及潜在应用,对石墨烯透明导电薄膜的研究现状进行了评述。最后,就目前石墨烯透明导电薄膜研究中所面临的问题进行了讨论,并展望了其应用前景与发展趋势。     

石墨烯薄膜的制备及其在电子材料中的应用

石墨烯是目前唯一存在的二维原子晶体材料,其优异的力学性能、高透光率、良好的导电性、优异的柔韧性以及化学稳定性使其在导电薄膜材料领域具有非常巨大的应用潜力。主要针对石墨烯薄膜的多种制备方法进行分析并对石墨烯薄膜在电子材料中的应用研究进展进行了综述,同时对其发展前景进行了展望。     

石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料传热特性研究及仿真

目的 提升无源冷链物流中保温容器的保温性能,减少或取消短途冷链运输中蓄冷剂的使用量.方法 将石墨烯改性相变大胶囊与聚氨酯发泡材料共混,制备石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料,研究石墨烯的添加对其导热系数和保温性能的影响,并基于COMSOL Multiphysics对石墨烯改性相变大胶囊和石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的传热过程进行有限元模拟.结果 在常温状态下,石墨烯的添加会增加石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数;在冷藏工况下,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料的导热系数随石墨烯添加量的增加而降低,石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料制备的保温容器的系统热阻随石墨烯的增加而升高.通过有限元模拟可发现,石墨烯的加入能够提升相变大胶囊的导热系数,同时能够减缓升温平台阶段的升温速率;在跨越平台区后,即内部相变大胶囊完全融化后,石墨烯会提升保温材料的导热系数,从而降低保温容器的保温效果.结论 制备的石墨烯改性相变聚氨酯发泡材料能够在设计使用时间内提升保温容器的保温性能,该材料在需要冷藏的生鲜果蔬短途无源冷链物流领域具有广阔的应用前景.     

聚酰亚胺/羰基铁粉吸波包装材料性能分析

目的 制备聚酰亚胺(PI)/羰基铁粉(CI)复合膜并探究其性能,以改变微波加热过程中的加热方式.方法 主要通过红外光谱、扫描电镜、力学性能、透氧透湿和微波转热测试分析其性能.结果 聚酰亚胺与羰基铁粉是物理结合;当羰基铁粉质量分数超过25％时,开始发生团聚;当羰基铁粉质量分数为20％时,弹性模量最小;当羰基铁粉质量分数为15％时,透氧透湿系数最低;随着羰基铁粉含量的增加,复合膜在微波加热下升温和常温下降温的速率增加.结论 PI/CI复合膜能够吸收部分微波转热能,是一种新型的吸波包装材料,为微波加热用包装材料的设计提供了新思路.     

3D打印石墨烯制备技术及其在储能领域的应用研究进展

石墨烯优异的力学和物理性能使其成为理想的储能材料。因结构精确可控,易实现规模化制备,3D打印石墨烯材料有望在储能领域得到广泛应用。本文全面综述了3D打印石墨烯制备技术及其在储能领域的应用研究进展。石墨烯墨水的黏度和可打印性是实现石墨烯3D打印的制约因素。实现工艺简单、浓度可控、无黏结剂石墨烯墨水的规模化打印将成为3D打印石墨烯制备技术未来的研究热点。石墨烯超级电容器、锂硫电池、锂离子电池等储能元件一体化打印成型是3D打印石墨烯在储能领域应用的发展方向。     

石墨烯及其复合材料作为锂离子电池负极材料的研究进展

石墨烯作为一种锂离子电池负极材料表现出优异的电化学性能。本文介绍了石墨烯负极材料、金属/石墨烯复合材料、金属氧化物/石墨烯复合材料和其他石墨烯复合材料的研究现状,阐述了石墨烯作为负极材料的优越性,展望了石墨烯及其复合复合材料在锂离子电池负极材料中的应用前景。     

Recent Advances in 3D Graphene Architectures and Their Composites for Energy Storage Applications

Graphene is widely applied as an electrode material in energy storage fields. However, the strong π–π interaction between graphene layers and the stacking issues lead to a great loss of electrochemically active surface area, damaging the performance of graphene electrodes. Developing 3D graphene architectures that are constructed of graphene sheet subunits is an effective strategy to solve this problem. The graphene architectures can be directly utilized as binder‐free electrodes for energy storage devices. Furthermore, they can be used as a matrix to support active materials and further improve their electrochemical performance. Here, recent advances in synthesizing 3D graphene architectures and their composites as well as their application in different energy storage devices, including various battery systems and supercapacitors are reviewed. In addition, their challenges for application at the current stage are discussed and future development prospects are indicated.     

石墨烯分散液的制备以及应用前景

石墨烯因独特的晶体结构和丰富新奇的光电性能而成为研究前沿和热点。高浓度稳定分散的石墨烯分散液有着巨大的应用前景,可广泛应用于能源存储、电子信息、功能材料等多个领域。但石墨烯纳米片不亲水也不亲油,易发生团聚,难以长时间稳定分散在溶液中。本文分析了石墨烯在不同溶剂中的溶解性,综述了当前国内外一些石墨烯分散液的制备方法和开发前景,指出分子修饰法将是石墨烯分散液功能化制备的发展方向,这为石墨烯分散液的功能化应用提供了重要的参考。     

石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的性能限制因素及效率提升方法

石墨烯是一种新型的零带隙、半金属材料,具有高透光率,良好的电导率,高稳定性及力学性能,可替代传统的ITO用于制备新一代石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池。详细表述了目前石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的研究进展,重点总结分析了影响石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池性能的原因及相关的优化方法,为将来进一步对石墨烯/n-Si肖特基结太阳能电池的研究与应用提供借鉴。     

Substrate-induced bandgap opening in epitaxial graphene

Graphene has shown great application potential as the host material for next-generation electronic devices. However, despite its intriguing properties, one of the biggest hurdles for graphene to be useful as an electronic material is the lack of an energy gap in its electronic spectra. This, for example, prevents the use of graphene in making transistors. Although several proposals have been made to open a gap in graphene's electronic spectra, they all require complex engineering of the graphene layer. Here, we show that when graphene is epitaxially grown on SiC substrate, a gap of approximately 0.26 eV is produced. This gap decreases as the sample thickness increases and eventually approaches zero when the number of layers exceeds four. We propose that the origin of this gap is the breaking of sublattice symmetry owing to the graphene-substrate interaction. We believe that our results highlight a promising direction for bandgap engineering of graphene.     

悬浮石墨烯的制备、性能及应用研究

作为一种新型二维材料,石墨烯在电学、光学、传热学及力学性能等方面均表现出极其优异的特性,对石墨烯的研究也得到众多研究者的关注.同时,拥有桥状悬浮结构的悬浮石墨烯(Suspended graphene)以其杂质少、受外界干扰小等优点使得石墨烯的本征特性得到最大化施展.在研究石墨烯的电子迁移率、传热性、力学性能等方面,悬浮石墨烯有着独特的优势,并且对提升微电子器件的性能作用显著.综述了悬浮石墨烯的制备与性质研究及其在微电子领域的应用进展,并展望了悬浮石墨烯的应用前景.     

Critical Insight into the Relentless Progression Toward Graphene and Graphene‐Containing Materials for Lithium‐Ion Battery Anodes

Used as a bare active material or component in hybrids, graphene has been the subject of numerous studies in recent years. Indeed, from the first report that appeared in late July 2008, almost 1600 papers were published as of the end 2015 that investigated the properties of graphene as an anode material for lithium‐ion batteries. Although an impressive amount of data has been collected, a real advance in the field still seems to be missing. In this framework, attention is focused on the most prominent research efforts in this field with the aim of identifying the causes of such relentless progression through an insightful and critical evaluation of the lithium‐ion storage performances (i.e., 1^st cycle irreversible capacity, specific gravimetric and volumetric capacities, average delithiation voltage profile, rate capability and stability upon cycling). The “graphene fever” has certainly provided a number of fundamental studies unveiling the electrochemical properties of this “wonder” material. However, analysis of the published literature also highlights a loss of focus from the final application. Hype‐driven claims, not fully appropriate metrics, and negligence of key parameters are probably some of the factors still hindering the application of graphene in commercial batteries.