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钢筋与原始石墨烯的区别

图片致谢:Rost9 / shutterstock.com

石墨烯被誉为是一种非常多用途的材料,能够在能源、材料科学和生物医学等众多关键技术领域带来革命性的变化。欧洲杯足球竞彩欧洲杯线上买球这种独特的材料具有一系列令人满意的性能,如高载流子迁移率(意味着电子在材料中快速移动)、光学透明度和特殊的机械和电子性能。

尽管石墨烯具有“革命性”的宣称,但它也并非没有一些缺陷。石墨烯是一种密集排列在六边形晶格中的单层碳原子,比一根头发的直径还要小一百万倍。正如安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃谢洛夫在2004年用胶带分离材料时所证明的那样,它通常作为石墨的一部分被发现,而且很容易获得。

通常情况下,当我们提到石墨烯时,我们实际上指的是通过化学或热还原生成石墨烯的氧化石墨烯。氧气的存在可以使材料更容易处理,但这种石墨烯不是纯的,或“原始的”——它仍然充满缺陷,材料的氧化和还原会导致石墨烯的降解。

原始石墨烯——即原始的、纯的、未氧化的石墨烯——具有比氧化石墨烯更好的性能,但原始石墨烯并不容易获得,其含量的缺乏阻碍了基于石墨烯的功能器件的发展。

研究表明,石墨烯的强度是钢铁的一百倍,而且非常轻,使其成为复合材料、涂层、传感器和电子产品等多种用途的理想材料。尽管如此,它的薄的性质意味着它容易撕裂和撕裂。2014年,德克萨斯州休斯顿莱斯大学(Rice University)的化学家詹姆斯·图尔(James Tour)开发了一种用碳纳米管增强石墨烯的方法,于是钢筋石墨烯诞生了。类似于混凝土中的钢筋,它们可以增强混凝土的强度和耐久性,这些纳米级的钢筋改善了石墨烯的性能,使其强度达到原始石墨烯的两倍。

钢筋石墨烯是先在铜基板上旋转涂层单壁碳纳米管,然后通过化学气相沉积在其上生长石墨烯。石墨烯进行应力测试的实验表明,碳纳米管钢筋转移了裂缝和桥梁裂缝,否则这些裂缝会在未加筋的石墨烯中蔓延。

纳米管有助于石墨烯保持弹性和柔韧性,并减少裂纹的影响,这些特性在柔性电子产品和电活性可穿戴设备中都很理想。然而,碳增强体并不能阻止最终的失败;如果施加足够的力来撕裂石墨烯,它仍然会撕裂,但碳纳米管在扩展过程中迫使裂缝呈锯齿形,而不是沿着一条直线。

该团队还使用碳纳米管来增强石墨烯泡沫,这种材料可以被塑造成任何想要的形状,并能支撑3000倍于自身重量的巨大物体,然后弹回原来的高度。

因此,石墨烯可能是一种革命性的材料,但在它真正改变某些行业之前,仍有许多工作要做。虽然它可能是石墨烯最理想的形式——与不那么纯的同类材料相比具有更好的性能——但原始石墨烯的含量还不够丰富,不能被认为是一种“有用的”材料。取而代之的是,我们只能将就着将氧化石墨烯加工成一种可用的形式,并在必要时加以增强。钢筋石墨烯就是这样一个例子,它可能被用作全碳透明电极(已被证明在机械和化学上都是稳定的)和柔性电子产品。

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克里Taylor-Smith

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自2016年以来,Kerry一直是一名自由撰稿人、编辑和校对,专攻科学和健康相关主题。欧洲杯线上买球她在英国巴斯大学获得了自然科学学位。欧洲杯线上买球

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    Taylor-Smith,克里。(2019年5月28日)。钢筋与原始石墨烯的区别。AZoM。2021年7月10日从//www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=17133检索。

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  • 哈佛大学

    Taylor-Smith,克里。2019。钢筋与原始石墨烯的区别.AZoM, viewed september 21, //www.wireless-io.com/article.aspx?ArticleID=17133。

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