《革命性的3D石墨烯泡沫制造》

  • 来源专题:纳米科技
  • 编译者: 郭文姣
  • 发布时间:2020-12-14
  • 石墨烯被称为2D材料。虽然石墨烯的固有结构和电子性质是二维的(即电子只能在二维中移动),但它也可以被制成三维结构。

    多年来,由于莱斯大学的James Tour博士发现并开发了激光诱导石墨烯(LIG),石墨烯泡沫得到了越来越多的关注。

    石墨烯泡沫是通过激光在富碳表面产生3D石墨烯泡沫。今年早些时候,Tour博士表示,在LIG和石墨烯泡沫方面有大量的研究和出版活动。

    尽管石墨烯泡沫可能在基础和学术层面吸引了很多兴趣,但它们也在商业和工业层面吸引了很多兴趣。

    总部位于苏格兰的集成石墨烯是一家生产3D石墨烯泡沫(并从中生产最终用途产品)的公司,该公司宣布在最新一轮投资中筹集了310万英镑,以扩大其生产潜力,并在更大范围内展示该产品的性能。

    石墨烯泡沫的商业开发

    而未集成的石墨烯具有明确指出哪个方法是使用三维石墨烯泡沫(最有可能由于知识产权保护),它开发了一个创新的过程,使高质量的石墨烯泡沫直接生产的底物(通常是塑料或金属箔膜),在室温下,在几秒。

    这些创新的泡沫可以在不同的基质上快速生产,反过来,这些基质可以用来制造特定的设备。此外,这个过程本身是一个单步过程,不需要使用催化剂、粘合剂或添加剂,所以你得到的是一个纯产品。

    除了在室温下直接分布衬底外,石墨烯泡沫是一个可以缩放的过程,也是一个可以根据预期应用定制石墨烯泡沫性能的过程。

    与常见的石墨烯相比,3D石墨烯泡沫是一种更为多样的石墨烯形式(石墨烯的生产方法也将如此),据说石墨烯泡沫本身具有较大的电化学活性表面积和多孔结构。

    石墨烯产品今日上市

    集成石墨烯目前专注于几个关键应用领域,但在许多领域都有潜力。集成石墨烯公司认为,3D石墨烯泡沫可以获得价值1万亿美元的石墨烯应用市场。目前,两个重点领域是生物传感器和能量存储设备,这将在下面进行更详细的讨论。

    生物传感器用石墨烯泡沫

    集成石墨烯开发了一种纯3D石墨烯泡沫传感电极(称为Gii-Sens),用于需求点医疗保健监测。

    该传感电极利用大的电化学活性表面积、高导电性和纯石墨烯表面提供高灵敏度。

    该传感器提供了一个适合实验室的检测限制,没有放大过程,酶,或标签。生物传感电极还可以与专门的适配器连接,以保护传感器不受环境的影响,从而更准确地执行测试。

    ii-Sens生物传感器也被进一步发展成为一个内部的电化学平台,作为几种不同化验的快速诊断系统的功能。

    该系统是一个需求点系统,不仅可以帮助开发单目标和多目标微流体分析,而且还可以用于这些分析的常规实验室测试。就像Gii-Sens本身一样,该平台没有扩增、酶和标签,噪音低,结果可重复。

    在需求点诊断领域有很多工作要做,随着需求点诊断的扩展,未来需要关注。

    用于储能的石墨烯泡沫

    在医疗领域之外,集成石墨烯正将其3D石墨烯泡沫应用于储能领域,以生产超级电容器。

    3D石墨烯泡沫超级电容器被命名为Gii-Cap,目标是电动车和物联网行业。

    人们对开发储能石墨烯设备有着浓厚的兴趣。用3D石墨烯发泡材料制作石墨烯为已试验过的标准材料(使用CVD或少层石墨烯)提供了另一种解决方案。

    集成石墨烯制成的电容器不仅具有高电容和高性能,而且充电速度快、终身存储电力、无爆炸、可回收,而且不使用矿山或有害材料。超级电容器也可定制,有一个灵活的形式和形状。

    在一个很多人都在谈论石墨烯储能的世界里,集成石墨烯似乎是一种解决现状的创新方法。

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