石墨烯手机电池 5秒充满电

最近，美国科学家研发出了一种以石墨烯材料为基础的超级电容器，其充电速率远远高于普通电池，使用石墨烯制作的手机电池充满电只需5秒钟。由于使用石墨烯材料，该超级电容器体积超小且整合性强，被认为将带来手机、新能源汽车等行业的革命。对于这种前景的广阔的新材料研究，青岛有着资源、技术、资金等多方面得天独厚的优势，政府相关部门也予以了大力支持，目前岛城有关石墨烯的研究保持在国际先进行列。

前沿

下载一部高清电影只需一秒

美国研究人员近日公布了他们研制的一种新型电池，这种电池能在几秒内给手机、甚至是汽车充满电。这种名叫微型石墨烯超级电容器的装置的充电速度比常规电池快100倍到1000倍。该科研组表示，他们的新突破不仅将会导致充电更快的手机和汽车诞生，而且也会催生更小的电子产品。

美国华裔科学家还使用纳米材料石墨烯最新研制出了一款调制器。这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力，铜导线长距离传输速度最高可达100兆，而每个石墨烯调制器的传输速度比铜导线快约千倍。如果把10个石墨烯调制器放在一起，传输速度可以达到百万兆，上网速度将比现在快 1万倍，一秒钟内下载一部高清电影指日可待。

此外，今年1月8日，江南石墨烯研究院对外发布，全球首款手机用石墨烯电容触摸屏在常州研制成功，该成果经上海科学技术情报研究所和厦门大学查实，显示为国内首创。

探访

2000元一克，比黄金还贵数倍

近些年，随着针对石墨烯这种“万能材料”研究的不断深入和国家对新能源领域的大力支持和投入，清华大学、北京大学、复旦大学、中科院等高校和科研院所，都在积极开展石墨烯基微型超级电容器的研究工作，青岛的科研院所在石墨烯研究中也一直保持前列。中科院青岛生物能源与过程研究所崔光磊研究员带领的团队，正在进行将石墨烯应用于锂电池以及电容器上的研究。

“这个三角瓶里的黑色物质就是石墨烯，更确切的说石墨烯微片，呈粉末状。”崔老师的助手逄淑平副研究员是一位80后博士，逄博士摇着一瓶黑色悬浮液体告诉记者，“这种材质本身很容易聚集成块，所以制备好的石墨烯一般都存放在溶液中。”

“石墨烯说白了就是单层的石墨，只是这种单层获取难度相对较大。”逄淑平介绍，受制于目前石墨烯的制备方法，要想获取完美的石墨烯单层是相当困难的，目前虽然世界各地都有企业投资生产石墨烯，但其产品均不是完美石墨烯。“都是粘连成很多层的石墨烯，其特性虽然无法与完美的单层石墨烯相比，但已经比现有石墨材质要好很多，当然价格也要高出许多。”品相较好的石墨烯可以买到2000元一克，价格是黄金的数倍。

石墨烯导热膜让电脑不再发烧

在实验室中，几名身着实验服的学生正在做实验，其中一个男生就正在制作石墨烯电池。“这种学生自制的小电池虽然没法跟超级电容相比，但经过测试它的充电速度也比普通电池快十几倍。”逄淑平指着实验室一套电池测试系统说。

逄淑平博士表示，石墨烯还具有优秀的导热性，据文献报道，完美的单层石墨烯其导热系数高达5300W/(mK)，比钻石都高，基于此特性，石墨烯导热膜项目已经在国内外众多科研单位及公司研发成功。目前应用该产品的主要行业为智能手机行业，像咱们常见的iphone、小米手机等均采用石墨膜散热技术，“其实在修苹果手机的时候大家可以注意一下，手机电池背面黏贴的一层黑色薄膜就是石墨散热膜，但是其散热能力比起石墨烯来差远了”。

逄淑平博士向记者展示了他在实验之余制作的石墨烯散热膜，该膜韧性很强，可以在一定程度上弯折，厚度在100微米左右，贴在手机电池后几乎不增加厚度。这种石墨烯膜的散热主要是横向散热，也就是说就热点沿石墨烯膜迅速传导到别的地方。逄淑平博士说，目前其实验室已经达到中试水品，两台中试高温炉每天可以生产产品 200平米，按目前市场情况来看，销售价格约为六七百元一平米。

前景

淡化海水将变得很简单

“石墨烯是一种技术含量非常高，应用潜力非常广泛的碳材料!”逄淑平说，根据现在国内外的研究，石墨烯将在半导体产业、光伏产业、锂离子电池等领域都将带来革命性的技术进步，到时候一些在理论上研究都将成为现实。早在1895年，火箭理论的先驱者、俄国科学家齐奥尔科夫斯基就提出了“太空电梯”的设想，但它一直面临着一个致命问题：如何制造出一根从地面连向太空卫星、长达几万公里并且足够强韧的缆线，来承载“太空电梯”的上下往复。而美国科学家表示，石墨烯的出现，完全有能力承担这一艰巨任务。

在触摸屏和液晶显示器领域，石墨烯也将占据一席之地。目前触摸屏和液晶显示器主流的透明导体材料是铟锡氧化物ITO 材料，但相比ITO 材料，石墨烯拥有更高的强度和更好的韧性，还能制成可以弯曲折叠的显示器件，“到时候就再也不用担心会摔破屏幕了”。而在新能源汽车发展领域，“目前阻碍新能源汽车发展的一个很大的瓶颈就是电池容量不足，以及充电时间较长，而利用石墨烯将有可能生产出充电快 、电容大的超级电池”。

[!--empirenews.page--]

单层石墨烯薄片仅有1个原子的厚度。利用石墨烯过滤海水，水分子可穿过石墨烯薄片中仅有1纳米宽的空隙，而构成盐主要成分的钠离子和氯离子则被阻挡在外。“石墨烯过滤海水的方式能耗更低，而且过滤效果更好!”逄淑平说，石墨烯过滤器可能大幅度胜过其他的海水淡化技术。

落点青岛石墨储量丰富，已有企业跟进

作为石墨烯的原材料，石墨是碳元素的结晶矿物之一，属非金属矿物，是一种珍稀的资源。我国石墨在世界上储量第一、产量第一、销量第一、品种最全。目前我国石墨矿产储量为20亿吨，占世界石墨矿石总储量的72%，产量占全球产量的80%，作为全国石墨资源三大主要产地之一，青岛市石墨储量占全国石墨矿产储量的22%，仅莱西市石墨探明储量687.11万吨，现保有储量639.93万吨，为我国最重要的石墨产地之一。

记者也了解到，对于石墨烯的研发应用，青岛市科技局已经立项攻关，项目经费达300万元，包括从石墨烯的分离方法到实际应用。

“目前我市已经有专门的科研机构和企业从事这方面的研究生产。”市科技局相关负责人介绍，在碳纳米材料(碳纳米管，石墨烯等)和高分子复合物的合成有着权威研究的，新南威尔士大学校长特聘研究员刘敬权教授 ，2010年4月受聘于青岛大学，并开始对石墨烯的分离制备进行研究。刘教授透露，该项研究目前已经进入中试阶段。“实验室中试主要是调整配方和工艺，大约三个月时间，然后进入企业中试。中试阶段，我们就能达到年产百公斤石墨烯的能力。”

与此同时，中科院青岛生物能源与过程研究所，崔光磊研究员带领的团队，正在进行将石墨烯应用于锂电池以及电容器上的研究。“从锂电池的应用研究上，我们现在已经具备了中试能力。”崔光磊的助手逄淑平博士表示。

青岛市科技局的相关负责人还表示，目前已经有企业认识到石墨烯作为新材料所具有的的应用前景，并愿意在这方面加大投入。青岛莱西胶体石墨厂是最先投入生产石墨烯的企业，工厂负责人李凤义告诉记者，他们公司在2010年就已经着手研究石墨烯工业化生产。由于纯品石墨烯制备方法复杂耗时，他们公司目前每天石墨烯的产出量仅为1公斤，不过这1公斤按市场价计算要卖到几十万。“不过，到目前为止，到公司来询价和谈合作的比较多，真正购买没有多少。”李凤义厂长说，通过这几年对石墨烯的研究，他坚信其有着非常广阔的发展空间。

链接“搞笑科学家”胶带粘出石墨烯

说起石墨烯的诞生，逄淑平副研究员告诉记者，从上世纪70年代，石墨烯的概念提出之后，就不断的有人尝试用各种方法从石墨中分离石墨烯，但是没有一个人成功。“学界几乎认为单层的碳结构是不存在的，没有人会相信石墨烯可以被分离出来!”但令人瞠目结舌的是，这个难题竟然被一对师徒用近乎于“玩笑”的手段给解决了。

“首次制成石墨烯的方法一点都不高科技，而且谁也想不到会是用普通胶带剥离而成!”逄淑平说，2004年，英国曼切斯特大学的俄罗斯裔科学家安德烈海姆和他的学生康斯坦丁诺沃肖洛夫，他们用胶带从石墨上粘下薄片，然后再反复用胶带粘贴和撕取，最终产生只有一层碳原子的石墨烯，经过处理后，他们从透明胶上取下石墨烯薄膜，在电子显微镜下面观察到，室温下，石墨烯的平面晶体结构能够稳定存在。

凭借这个发现，海姆和诺沃肖洛夫获得了2010年的诺贝尔物理奖。颁奖典礼上，组委会说：“这项发现可以和爱迪生发明电灯媲美。”此外，逄淑平介绍，安德烈海姆还是个怪才，他是世界上第一个既获得了诺贝尔奖，又获得了搞笑诺贝尔奖的科学家。在2000年，海姆和迈克尔贝瑞爵士使用磁性克服重力作用，使一只青蛙悬浮在半空中，而正是这个实验让他获得了搞笑诺贝尔奖。