如果您认为油价惊人的快速下跌将在可预见的未来将清洁技术打败,请再试一次。这不是你父亲的石油价格周期,下一代变革性能源技术已经面世。例如:石墨烯,“新千年的纳米材料”。
在最新的发展中,埃克塞特大学的研究人员开发了一种石墨烯化合物,该化合物可以帮助解决太阳能电池和其他清洁技术电子设备中常用的材料的某些问题。
同时,在美国这里,能源部的尖端资助机构ARPA-E在2015年拉开了序幕,公开呼吁获得1.25亿美元的变革性能源技术,以及由Local Motors发起的变革性汽车设计的新LITECAR挑战。我们猜测石墨烯也可能在其中一些项目中发挥作用。
GraphExeter受热(裁剪图像,由埃克塞特大学提供)。
认识Graphene的Cousin GraphExeter
对于那些刚接触这个主题的人来说,石墨烯是仅一个原子厚的碳片,您可以通过在石墨块上用胶带粘上DIY(想想铅笔,现在您知道石墨的用途了,等等)。东西)。
石墨烯的发现者早在2004年就做到了这一点,自那时以来,材料研究领域一直热爱这种材料,产生了数千篇详细介绍其独特而强大的导电性能的论文。
然而,在商业生产方面,厚的石墨烯在一个原子上存在一些巨大的问题,这就是为什么一些团队致力于找出将石墨烯与其他更顺应性材料结合的方法的原因。
问题是如何找到可以保留石墨烯优异特性的材料。
该解决方案是在埃克塞特大学于2012年开发的。这是一个石墨烯三明治,在面包上有两层厚的石墨烯,还有一层厚厚的三氯化铁分子用于肉(或为您提供素食的蔬菜)。
GraphExeter的优点在于将新的异国情调的石墨烯与广泛使用的可商购材料相结合。氯化铁也称为氯化铁,是一种常见的工业材料,用于铜蚀刻,污水处理和水净化等。
通过石墨烯进行清洁技术的下一步
所以,这里变得有趣。宣布GraphExeter的开发已经两年了,从那以后,埃克塞特(Exeter)的人们就再也没有降温了。
显然,该团队最初并未意识到GraphExeter尤其耐用,部分原因是氯化铁在室温下易于熔化。而且它容易溶于水,这是一个问题。
换句话说,您不能单独使用氯化铁,因为氯化铁在暴露于空气和天气时会散开。
当团队开始对GraphExeter进行压力测试时,他们发现石墨烯提供了氯化铁所缺乏的稳定性。结果表明,他们的新石墨烯化合物甚至可以击败铟锡氧化物(ITO),后者通常用作太阳能电池,LED和其他清洁技术应用中的导电材料。
具体来说,他们发现GraphExeter可以在高湿度下保持25天(在室温下保持100%的状态)。
他们还发现它可以承受高达150摄氏度的温度(在美国,这种温度为302华氏度)。
在真空条件下,GraphExeter表现出更好的结果,最高可达到620摄氏度(1,148华氏度)。
下面的p显示了在室温及更高温度下对GraphExeter样品进行加热的结果。白色比例尺对应于五个纳米(一个纳米等于一米的十亿分之一):
GraphExeter压力测试的结果(由埃克塞特大学提供)。
以下是首席研究员Monica Craciun博士对结果的看法:
通过证明其在高温高湿下的稳定性,我们证明了它是ITO的实用替代方案。对于太阳能电池板行业而言,这尤其令人兴奋,因为在该行业中,承受所有天气的能力至关重要。
石墨烯增强材料的新用途
我们是否提到GraphExeter是透明的?我们没有吗我们一定已经跳过了新闻材料中的那部分,但是我们在网上查找了该研究,最后将两个和两个放在一起。
ITO(铟锡氧化物)是一种透明材料,非常适合用于太阳能电池,LED,“智能”窗户和显示电子设备,但它有两个局限性,其中一个主要因素是脆性。
如果您可以找到一些既灵活又透明的ITO替代品,并且在效率和成本上至少可以与ITO相等,那么您就是在进行变革。
如果您有兴趣,该研究的结果刚刚在《自然》杂志的《科学报告》上发表,标题为“不可预料的FeCl3插层几层石墨烯的高温和高湿稳定性”。
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