Déantar páipéar graifíte, ábhar nua -bhunaithe carbóin -, déanta as graifít nádúrtha nó graifít pyrolytic atá an -dírithe (HOPG) trí phróiseas exfoliation agus brúite speisialaithe. Comhcheanglaíonn sé an seoltacht leictreach den scoth, an seoltacht theirmeach, agus cobhsaíocht cheimiceach graifít le gile, tanaí, agus solúbthacht an pháipéir. Ní hamháin go gcruthaítear a chruthú in eolaíocht na n -ábhar, ach léiríonn sé freisin poitéinseal an iarratais i réimsí amhail fuinneamh, leictreonaic, agus an comhshaol, nuálaíocht teicneolaíochta a thiomáint agus tuiscint eolaíoch a dhoimhniú.
Briseadh eolaíoch i struchtúr agus feidhmíocht: Optimization comhordaithe ó mhicrea go macra
Léirítear tábhacht eolaíoch an pháipéir ghraifít go príomha ina sineirgíocht uathúil idir microstruchtúr agus airíonna macrascópacha. Tá ábhair ghraifíte thraidisiúnta den chuid is mó i bhfoirm bhulc nó púdair, rud a chiallaíonn go bhfuil sé deacair iad a chur i bhfeidhm go díreach in iarratais a éilíonn éadrom agus solúbthacht. Mar sin féin, trí rialú a dhéanamh ar chruachadh idirthréimhseach microspets graifíte (de ghnáth, ag coinneáil struchtúr ordaithe roinnt sraitheanna carbóin hibridithe SP²), baintear amach as tógáil scála - as dhá {- Nanosheets dimensional do chontaem macrascópach. Is é a thiús tipiciúil ach 0.05 - 1mm, agus is é a dhlús thart ar 2.1 - 2.3g/cm³ (gar do dhlús teoiriciúil graifít). Mar sin féin, tá seoltacht teirmeach in {- de 1000-3000 w/(m · k) (inchomparáide le graphene aon-ciseal), seoltacht leictreach de 10⁵-10⁶ s/m (beagnach 80% de chopar), agus táimhe cheimiceach den scoth (frithsheasmhacht in aghaidh aigéad agus alcaileach, agus friotaíocht ocsaídiúcháin). Déanann an meascán seo de éadrom, seoltacht ard agus cobhsaíochta an comhbhabhtáil feidhmíochta bhunúsach d'ábhair thraidisiúnta a shárú, ag soláthar bunús ábhartha chun aghaidh a thabhairt ar dhúshláin bhainistíochta teirmeacha i dtarchur fuinnimh agus an gá le seoltacht leictreach solúbtha i bhfeistí leictreonacha.
2. Nuálaíocht san earnáil fuinnimh: Bainistíocht teirmeach agus éifeachtúlacht stórála fuinnimh a fheabhsú
I gcoinne chúlra na bhforbairtí gasta i dteicneolaíocht fuinnimh, léirítear croíluach an pháipéir ghraifít go príomha i mbainistíocht theirmeach. Le glacadh go forleathan le feistí dlúis cumhachta ard - (mar shampla sceallóga stáisiúin 5G agus cadhnraí feithiclí fuinnimh nua), tá díghrádú feidhmíochta agus fiú teagmhais sábháilteachta de bharr róthéamh logánta ina bhac mór. Tá páipéar graifíte, lena Ultra - ard i {- seoltacht teirmeach eitleáin, a dhéanann teas go héifeachtach ar bhealach spriocdhírithe (mar shampla, an seoltacht theirmeach sa treo atá ingearach leis an idir -idircheapadh ach thart ar 10} (m · k), cé gur féidir leis cúpla bliain a bhaint amach sa {{{}} treo. Fágann sé seo go n -úsáidtear é go forleathan i sraitheanna idirleata teirmeacha ceallraí (mar shampla an scannán diúscartha teasa graifíte i 4680 ceallraí Tesla) agus mar fhoshraitheanna diosctha teasa do sceallóga LED. Taispeánann sonraí turgnamhacha gur féidir le ciseal maolánach páipéir graifíte a chur le modúil ceallraí litiam an teocht uasta a laghdú le linn muirir agus urscaoilte faoi 15-20 céim agus an saol timthrialla a leathnú os cionn 30%.
Tá ról ríthábhachtach ag páipéar graifíte freisin i bhfeistí stórála fuinnimh. Mar ábhar leictreoid solúbtha do Supercapacitors, laghdaíonn a sheoltacht ard friotaíocht idirphearsanta (os cionn 50% níos ísle ná leictreoidí carbóin gníomhachtaithe traidisiúnta). Soláthraíonn a struchtúr layered dhá chosáin idirleata tríthoiseacha le haghaidh ian (mar shampla Li⁺ agus Na⁺), rud a chuireann ar chumas na feiste níos mó ná 90% dá toilleas tosaigh a choinneáil fiú nuair a bhíonn sé lúbtha. Go háirithe, is féidir le páipéar graifít fónamh mar fhoshraith tacaíochta do sheimiléirí leictrilítí soladacha -. Is féidir le feidhmiú dromchla (mar shampla grúpaí aigéid sulfonic a thabhairt isteach) feabhas a chur ar sil -leagan aonfhoirmeach na n -ian litiam i gcadhnraí miotail litiam, cosc a chur ar fhás dendrite, agus mar sin feabhas a chur ar shábháilteacht ceallraí.
3. Teicneolaíochtaí Leictreonaic agus Braite a Chumasú: Ábhar Cornerstone do Leictreonaic Solúbtha
Le forbairt thapa gléasanna leictreonacha solúbtha (mar shampla braiteoirí inchaite agus scáileáin tadhaill scáileáin foldable), ní féidir le hábhair sheolta thraidisiúnta dochta (mar shampla scannáin mhiotail agus ocsaíd stáin Indium (ITO)) na riachtanais seo a chomhlíonadh mar gheall ar a mbriogúlacht agus a dolúbthacht. Mar gheall ar dhé -airíonna solúbthachta agus seoltachta an pháipéir graifíte, is rogha iontach é: is féidir leis níos mó ná 10⁵ lúb a sheasamh (le ga cuaire níos lú ná 1mm) gan a seoltacht a chailleadh, agus is féidir é a fhoirmiú in aon chruth trí mheaisíniú simplí (mar shampla gearrtha agus pollta). Mar shampla, i mbraiteoirí brú solúbtha, tá polaiméirí leaisteacha le páipéar graifíte, agus é ag giaráil a íogaireacht maidir le hathruithe ar fhriotaíocht leictreach le brú (le comhéifeacht íogaireachta (GF) de 5-10), ag cur ar a chumas ard -mhonatóireacht bheacht ar dhífhoirmiú nóiméad (mar shampla cuisle daonna agus comhghleacaithe daonna). I réimse an chraicinn leictreonaigh, is féidir le braiteoirí graifíte - braiteoirí bunaithe go cobhsaí thar raon teochta leathan -20 céim go 150 céim, ag soláthar príomhthacaíocht theicniúil le haghaidh aiseolais tadhlach i róbait bhithmhéadracha.
4. Luach féideartha san eolaíocht chomhshaoil agus inbhuanaithe
Baineann tábhacht eolaíoch an pháipéir graifíte le cosaint an chomhshaoil freisin. Is ábhar carbóin flúirseach é a amhábhar, graifít, a fhaightear i screamh an Domhain (tá cúlchistí graifíte nádúrtha domhanda níos mó ná 300 milliún tonna). Ina theannta sin, ceadaíonn an próiseas táirgthe athchúrsáil a dhéanamh ar leictreoidí graifíte dramhaíola (amhail iad siúd ó dhéantús cruach), ag baint amach athúsáid acmhainní, ag teacht le prionsabail na ceimice glas. Ina theannta sin, cuireann struchtúr póiriúil an pháipéir graifíte (a phóirseacht a choigeartú trí phróiseas laghdaithe ocsaídiúcháin rialaithe -) ar a chumas feidhmíocht asaithe den scoth a thaispeáint do thruailleáin amhail ian miotail troma agus ruaimeanna orgánacha. Tá sé léirithe ag turgnaimh gur féidir le aimín - páipéar graifíte feidhmithe acmhainn asaithe de 280 mg/g a bhaint amach do PB², a sháraíonn an carbón gníomhachtaithe (thart ar 100 mg/g). San fhadtéarma, mar ábhar feidhmiúil carbóin -, soláthraíonn páipéar graifíte ardán ábhair nua do "charbón {- go - carbóin" teicneolaíochtaí carbóin (amhail asaithe dé -ocsaíd charbóin) atá dírithe ar neodrú carbóin a bhaint amach.
Ní hamháin go bhfuil tábhacht eolaíoch an pháipéir ghraifít, ní hamháin maidir lena fheidhmíocht cinn ach ina ról mar "ábhar droichid," ag trasnú feidhmchlár taighde agus innealtóireachta bunúsacha: ó na patrúin tionóil de dhá - ábhair charbóin thoiseacha a nochtadh ag an micreascóip chun nuálaíochtaí a chur chun cinn i bhfuinneamh, i leictreonaic, agus i dteicneolaíochtaí comhshaoil ag an macroscle. Le barrfheabhsú na bpróiseas ullmhúcháin (mar shampla fás díreach {- páipéar graifíte limistéir ag baint úsáide as sil -leagan gaile ceimiceach (CVD)) agus dul chun cinn breise i ndearadh feidhmiúil (amhail modhnú struchtúir leictreonach trí dhópáil le adaimh nítrigine nó bóróin), táthar ag súil go leanfaidh an Ceathrú Páipéar Tionscail ar aghaidh ag leathnú a theorainneacha feidhmithe agus go dtiocfaidh sé chun bheith ina n -ábhair bhunaidh.
