 作為目前發(fā)現的最薄、最強、導電導熱性能最高的一種新型納米材料，石墨烯的發(fā)展前景被眾多科學(xué)家所看好。石墨烯也被稱(chēng)為“黑金”。日前，北京理工大學(xué)教授曲良體所帶領(lǐng)的團隊在石墨烯研究領(lǐng)域有了新進(jìn)展。該團隊的學(xué)術(shù)論文已在《能源和環(huán)境科學(xué)》在線(xiàn)全文發(fā)表，這項研究成果也以亮點(diǎn)工作形式被國際權威學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志報道。
曲良體團隊研究出了哪些成果？目前，我國對石墨烯的研究進(jìn)展如何？帶著(zhù)這些疑問(wèn)，記者日前對曲良體進(jìn)行了獨家專(zhuān)訪(fǎng)。
石墨烯+水，電能新來(lái)源
“穩定、高效地從自然環(huán)境中收集能量，并將其轉化成可直接利用且便于儲存的電能，是現代人類(lèi)社會(huì )應對能源需求的一種基本策略，長(cháng)期受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重點(diǎn)關(guān)注。隨著(zhù)化石燃料儲量的逐漸減少和環(huán)境污染的日益加劇，開(kāi)發(fā)和探索更多可再生能源顯得十分迫切。”曲良體告訴記者，“石墨烯是由碳原子組成，且只有一層原子厚度的二維晶體。我們這次的研究成果是制備出具有含氧基團梯度分布的氧化石墨烯組裝膜結構，其親水性和獨特的多孔結構使該材料可以從空氣中輕松捕捉水分子，并誘使電荷分離產(chǎn)生帶電離子，進(jìn)而遷移產(chǎn)生電勢能導致電能輸出。”
他介紹：“石墨烯與水汽結合，便可以產(chǎn)生電能。將一個(gè)創(chuàng )可貼大小的石墨烯薄膜貼在鼻子底下，人的呼吸就能發(fā)電，輸出的電壓和電流的頻率、大小與環(huán)境相關(guān)。值得注意的是，身體健康與否所呼出氣體的濕度、成分都不一樣，由此產(chǎn)生的電能也不相同，因此，可以通過(guò)觀(guān)測輸出電能的變化來(lái)實(shí)時(shí)監測人們身體的健康狀況。”
“只要將產(chǎn)生電能的電量變得更大，電壓再提高一些，就能達到目前商用干電池的效果。未來(lái)可能出現的是，當我們身邊沒(méi)有電時(shí)，只要對著(zhù)一小塊石墨烯吹口氣就可以發(fā)電。”曲良體解釋。
他表示，這項研究成果之所以被《自然》雜志以工作亮點(diǎn)的形式報道，主要源于它的實(shí)際價(jià)值和重要意義。“石墨烯和水結合進(jìn)行發(fā)電，代表了一種新的能源產(chǎn)生方式，也會(huì )是石墨烯研究領(lǐng)域的一個(gè)新方向。”
“不能貿然冠以‘革命性’‘顛覆性’的評價(jià)”
盡管石墨烯被稱(chēng)為“黑金”，是“新材料之王”，曲良體依然對其持謹慎態(tài)度，“將石墨烯稱(chēng)作‘黑金’并不為過(guò)，但我們不能認為石墨烯就是‘包治百病’的神奇之物，因為現在對石墨烯的研究和開(kāi)發(fā)，還只是一個(gè)開(kāi)端”。
自2004年英國科學(xué)家成功從石墨中剝離出石墨烯以來(lái)，國際上對石墨烯的研究層出不窮。曲良體介紹，石墨烯具有很好的延展性、導電性和導熱性，無(wú)論是基礎研究還是應用研究，我國的研究體量至少占到了世界的1/3。“我國不僅針對石墨烯展開(kāi)了較為全面的研究，且產(chǎn)業(yè)跟進(jìn)工作在國際上也是發(fā)展最快的。”
曲良體強調，把石墨烯用到能夠發(fā)揮其特性的地方，才能真正體現它的巨大價(jià)值。“比如，我們抓住石墨烯對紅外光極其敏感的特性，便可以造出高清高敏的紅外成像系統；抓住石墨烯具有良好導熱性的特性，便可將其應用于高效散熱器件。”
“就現在來(lái)說(shuō)，大批量生產(chǎn)石墨烯并不困難，而難點(diǎn)在于針對其特定應用方向進(jìn)行規?；a(chǎn)，并發(fā)展相應成熟的生產(chǎn)技術(shù)。”曲良體指出，“不同的應用需求對石墨烯的生產(chǎn)要求也不一樣。例如，作為透明導電薄膜，石墨烯在觸控屏領(lǐng)域非常有前景，但要實(shí)現這一應用，則需要解決諸多問(wèn)題——在獲得大面積均一石墨烯薄膜之后，如何發(fā)展對應的無(wú)損轉移技術(shù)、解決其導電性和透明性降低的問(wèn)題以及縮減經(jīng)濟成本等等。”
“石墨烯應用廣泛、前景廣闊，但不能貿然冠以‘革命性’‘顛覆性’的評價(jià)，畢竟就目前的研究進(jìn)展來(lái)看，石墨烯還達不到人們如此高的期待。不過(guò)，隨著(zhù)研究的進(jìn)一步發(fā)展和成熟，石墨烯或許有望將期待變成現實(shí)，這需要多方的共同努力。”曲良體最后強調。
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