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科工力量:石墨烯电池“蠢蠢欲动”,华为P40 Pro戳中神经
【文/科工力量专栏作者 陈辰】
“石墨烯电池”的概念可谓炙手可热。日前,华为新机型P40 Pro被华为法国官方推特曝出将采用“石墨烯电池”,国内石墨烯概念股随即纷纷大涨。据不完全统计,在华为公司证实其为“假消息”之前,石墨烯板块次日大涨逾100亿市值。
资料显示,石墨烯是目前世界上最薄、最坚硬、电阻最小的纳米材料,具有高导电性、高强度、超轻薄等特性,曾被称为具有革命性的“新材料之王”。同时,随着更高速率和功耗的5G手机开始普及,“石墨烯电池”也一度被视为“电池救星”。
近年来,华为、三星等企业都曾大力投入“石墨烯电池”的研发,但目前技术进步及商用相对有限。“石墨烯电池”并不是整个电池都用石墨烯材料制作,而是在电池的电极使用石墨烯材料。这将提升电池的效率和使用寿命,但难以对锂电池技术造成颠覆。
然而,整体而言,当前我国石墨烯产业已处于世界领先地位。现在国内已注册的与石墨烯产业相关的企业、研发机构近2万家,从业人员数百万人。我国关于石墨烯的专利申请量、论文发表量在全球也是总量第一。在技术研发及规模商用探索上,石墨烯行业未来可期。
石墨烯到底是什么
石墨烯,顾名思义,就是非常“稀”的石墨。狭义上来说,石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道呈蜂巢晶格排列构成的单层二维晶体,只有一个碳原子厚度的二维材料。广义上而言,10层以内的石墨结构也可以称作石墨烯。
石墨是由石墨烯一层层叠加构成。一块高定向热解石墨,用特殊胶带粘住,一层一层撕到只有1层碳原子的厚度,这时得到的东西就是石墨烯。不过,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯,难以剥离出单层结构。
物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫
2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功地在实验时从石墨中分离出石墨烯,而证实它可以单独存在,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由,共同获得 2010年诺贝尔物理学奖。
石墨烯电池能够在最高60摄氏度下保持稳定,稳定且简单的物理结构,让这种材料能够应付更为严苛的环境。同时,石墨烯结合了二维结构和碳元素物质的优良特性,也是目前发现的最薄、强度最大、电阻率最小、导电导热性能最强的一种新型纳米材料。
比如,其导热系数高达5300 W/m·K,高于碳纳米管和金刚石;常温下其电子迁移率超过15000 cm2/V·s,又比纳米碳管或硅晶体高;而电阻率只约10-6 Ω·cm,比铜或银更低。同时它几乎是完全透明的,只吸收 2.3% 的光。
由此,石墨烯被称为“黑金”或“新材料之王”,被期待用来发展新一代电子元件或晶体管。部分科学家甚至预言石墨烯将彻底改变21世纪,极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。
华为创始人任正非也曾表示,未来10到20年内会爆发一场技术革命,将来最大的颠覆事件是石墨烯时代取代硅时代。对于为何如此看好石墨烯,任正非的解释是,芯片有极限宽度,硅的极限是7纳米,已经临近边界,而石墨已经开始触及技术革命前沿。
据悉,凭借着多方面的优良特性,石墨烯的用途也非常广泛,可以被应用于锂离子电池电极材料、薄膜晶体管、传感器、半导体器件、复合材料制备、透明显示触摸屏等方面。应用领域包括移动设备、航空航天、新能源电池以及化工行业的涂料、吸附、淡化等。
标签 石墨烯-
本文仅代表作者个人观点。
- 责任编辑: 陈辰 
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