多年来,消费者一直在急切地等待石墨烯电池。我们很多电子设备中的锂离子电池充电相对较慢,而且很快就会失去能量,经过一定数量的循环后就会耗尽。这是因为为锂离子电池供电的电化学过程会产生大量热量。
但由于石墨烯是世界上效率最高的导电体,它在充电或放电时产生的热量要少得多。石墨烯电池的充电速度有望是锂离子电池的5倍,电池寿命是锂离子电池的3倍,在需要更换之前的循环次数是锂离子电池的5倍。
三星(Samsung)等电子公司正在积极开发用于智能手机和其他电子产品的石墨烯电池,但最早将在2021年上市。至于在电动汽车中使用石墨烯电池 —— 它可以极大地增加汽车的行驶里程 —— 这可能还需要几年的时间。整个行业已经建立在锂离子技术之上,这个格局并不会在一夜之间发生改变。
业内人士表示,电池行业非常保守,它可能每5到10年才会改变电池的成分几次,这使得在这个行业推出新产品非常困难。
市场上虽然有几种基于石墨烯的电池,包括来自一家名为Real Graphene的公司的有线和无线充电器,但这只是冰山一角。来自Graphene Flagship的科学技术官表示,该公司已经和欧盟达成10亿欧元的合作项目,旨在加快石墨烯技术的发展。 Flagship的研究合作伙伴已经在制造石墨烯电池,其容量和能耗分别比当今最好的高能电池高20%和15%。 其他团队已经建立了基于石墨烯的太阳能电池,将太阳光转化为电能的效率提高了20%。
石墨烯的其他用途
虽然石墨烯电池可能是第一个上市的,但研究人员正忙于开发这种神奇材料的无数其他应用。
生物传感器非常重要。想象一下,一种非常薄的柔性芯片可以被注射到血液中,以监测实时健康数据,比如胰岛素水平或血压。或者是一个石墨烯接口,它来回地向大脑发送信号,以检测即将到来的癫痫发作,甚至阻止它。薄的、可伸展的传感器也可以戴在皮肤上或编织到衣服的面料上。
中国香港理工大学物理学教授严峰博士于2015年拥有具有石墨烯电极的低成本半透明太阳能电池的新发明。
光子学是另一个已经加入石墨烯的领域。通过将石墨烯集成到光敏芯片中,相机和其他传感器可以极大地提高对可见和不可见光谱中最微弱光波的灵敏度。这不仅会提高相机和望远镜的成像质量,也会提高医学图像的质量。
过滤是石墨烯的另一个很有前途的应用。用石墨烯聚合物建造的简单净水过滤器,可以结合饮用水中的有机和无机污染物。研究人员还创造了基于石墨烯二极管的海水淡化技术,可以从农业和其他用途的海水中去除60%以上的盐。
所有这些发展都需要时间,但是科学家相信石墨烯会达到它的宣传效果。事实上,科学家同样对其他2000种单层材料尚未被发现的特性感到兴奋,这些材料也将被分离出来,如采用胶带法或其他方法。
虽然,我们说的是石墨烯,但实际上我们谈论的是正在探索的大量未知材料的开发和应用。一切正朝着正确和美好的方向发展着。
出处:头条号 @知新了了