第一篇：石墨烯納米材料論文

石墨烯納米材料 摘要：

石墨烯是繼富勒烯、碳納米管之后發現的一種具有二維平面結構的碳納米材料,它自2004年發現被以來，成為凝聚態物理與材料科學等領域的一個研究熱點。石墨烯是目前發現的唯一存在的二維自由態原子晶體, 它是構筑零維富勒烯、一維碳納米管、三維體相石墨等sp2 雜化碳的基本結構單元, 具有很多奇異的電子及機械性能。因而吸引了化學、材料等其他領域科學家的高度關注。本文簡要介紹了石墨烯的性能特點、制備方法，著重對石墨烯納米復合材料進行了介紹，對石墨烯納米材料的制備方法、理化性質、及應用前景進行了詳細介紹。關鍵詞：石墨烯納米材料復合物特性制備應用 引言：

石墨烯自2004年被發現以來，因其優異的電學、力學、熱學、光學等性能，已經深深地影響了物理、化學和材料學領域，被廣泛應用于復合材料、納米電子器件、能量儲存、生物醫學和傳感器等范圍，表現出巨大的潛在應用前景。石墨烯是近年來發現的新型碳納米材料，它基本具有碳材料的所有優點，而且還擁有更高的比表面積和導電率，能夠克服碳納米管的一些缺陷，使其成為了一個非常理想的納米組合成分來制備石墨烯的復合材料。自從石墨烯被發現以來，越來越多科學家開始關注基于石墨烯的復合材料的研究。目前，石墨烯的復合材料己在催化、儲能、生物、醫藥等領域展現出優越的性質和潛在的應用價值。例如，將石墨烯添加到高分子中，可以提高高分子材料的機械性能和導電性能；通過石墨烯與許多不同結構和性質的納米粒子進行復合，制備出新型石墨烯

一、石墨烯的性能特點

1、導電性

石墨烯穩定的晶格結構使碳原子具有優秀的導電性。石墨烯中的電子在軌道中移動時，不會因晶格缺陷或引入外來原子而發生散射。由于原子間作用力十分強，在常溫下，即使周圍碳原子發生擠撞，石墨烯中電子受到的干擾也非常小。

2、機械特性

石墨烯集成電路石墨烯是人類已知強度最高的物質，比鉆石還堅硬，強度比世界上最好的鋼鐵還要高上100倍。哥倫比亞大學的物理學家對石墨烯的機械特性進行了全面的研究。他們選取了一些10—20微米的石墨烯微粒。研究人員先是將這些石墨烯樣品放在了一個表面被鉆有小孔的晶體薄板上，這些孔的直徑在1—1.5微米之間。之后，他們用金剛石制成的探針對這些放置在小孔上的石墨烯施加壓力，以測試它們的承受能力。

在石墨烯樣品微粒開始碎裂前，它們每100納米距離上可承受的最大壓力居然達到了大約2.9微牛。據科學家們測算，這一結果相當于要施加55牛頓的壓力才能使1米長的石墨烯斷裂。如果用石墨烯制成包裝袋，那么它將能承受大約兩噸重的物品。

3、飽和吸收

當輸入的光波強度超過閾值時，這獨特的吸收性質會開始變得飽和。這種非線性光學行為稱為可飽和吸收，閾值稱為飽和流暢性。給予強烈的可見光或近紅外線激發，因為石墨烯的整體光波吸收和零能隙性質，石墨烯很容易就變得飽和。石墨烯可以用于光纖激光器的鎖模運作。用石墨烯制備成的可飽和吸收器能夠達成全頻帶鎖模。由于這特殊性質，在超快光子學里，石墨烯有很廣泛的應用空間。

4、自旋傳輸

科學家認為石墨烯會是理想的自旋電子學材料，因為其自旋-軌道作用很小，而且碳元素幾乎沒有核磁矩。使用非局域磁阻效應，可以測量出，在室溫狀況，自旋注入于石墨烯薄膜的可靠性很高，并且觀測到自旋相干長度超過1微米。使用電閘，可以控制自旋電流的極性。

5、電子的相互作用

石墨烯中電子間以及電子與蜂窩狀柵格間均存在著強烈的相互作用。科學家借助了美國勞倫斯伯克利國家實驗室的“先進光源（ALS）”電子同步加速器。這個加速器產生的光輻射亮度相當于醫學上X射線強度的1億倍。科學家利用這一強光源觀測發現，石墨烯中的電子不僅與蜂巢晶格之間相互作用強烈，而且電子和電子之間也有很強的相互作用。

二、石墨烯復合材料制備

由于石墨烯具有高強度、高電導率、高比表面積，用其對聚合物材料進行改性有望得到高性能的聚合物基復合材料，使復合材料具有高電導率、高強度、高熱穩定性并具有一定的阻燃性，進一步擴大聚合物材料的應用范圍。

先按照目標制備出表面改性的石墨烯，使其具有親油或親水性；再講改性石墨烯與聚合物材料進行復合制備聚合物基/石墨烯復合材料。改性后的石墨烯可以更好地分散于聚合物基體中。此用途的石墨烯可取代價格昂貴的碳納米管來填充聚合物，使聚合物基復合材料的性能及因公得到進一步提高。

三、常見石墨烯納米材料

1、石墨烯/無機物納米材料

石墨烯/無機物納米材料是石墨烯與無機物復合的納米材料，它兼具石墨烯與復合的無機物的優良特性。如：①石墨烯/SiO2納米復合材料，它的電導率比石墨烯增大了很多，透射率也很好；②石墨烯/Pt納米復合材料，它的催化效果比單純的Pt要好很多，也可用于制作電極，效果也很好；③石墨烯/TiO2納米復合材料，它的電阻約為原來的1/8，用于電的傳輸時，可以大大的減少電的損耗。

所以，石墨烯/無機物納米材料相對石墨烯而言，許多性能更加優異。

2、石墨烯/聚合物納米材料

石墨烯/聚合物納米材料是石墨烯與聚合物復合的納米材料，它兼具石墨烯與復合的聚合物的優良特性。如：①改性石墨烯/PMMA納米復合材料，與PMMA相比，其彈性模量增加30%，硬度增加了5%；②石墨烯/聚苯乙烯(PS)納米復合材料，它的電逾滲閥值與相同體積比的單壁碳納米管(SWCNT)相當，而且分別SWCNT/聚酰亞胺和SWCNT/聚對亞苯基乙炔基的2倍到4倍；③石墨烯/泡沫有機硅納米復合材料，它與未添加石墨烯的泡沫有機硅相比，石墨烯(0.25%)/泡沫有機硅納米復合材料的起始分解溫度提高了16OC，熱分解終止溫度提高了50OC，而且熱降解速率也變慢了。

四、石墨烯納米材料的理論與實際意義

石墨烯本身作為一種新型碳納米材料，由于其特殊的結構特性使其在電學、力學、熱學、光學等方面具有優異的性能，如量子霍爾效應、量子隧穿效應等。由于具有獨特的納米結構和優異的性能，石墨烯可應用于許多的先進材料與器件中，如薄膜材料、儲能材料、液晶材料、機械諧振器等；石墨烯是單層石墨，原料易得，所以價格便宜，不像碳納米管那樣價格昂貴，因此石墨烯有望代替碳納米管成為聚合物基碳納米復合材料的優質填料。

石墨烯納米復合材料是在石墨烯的基礎上添加上具有特定性能的聚合物或無機物，使其在某一方面或某幾方面具有更加優異的特性。這使得它在很多領域都有廣闊的應用前景。石墨烯的優秀特性加上聚合物或無機物而形成的石墨烯納米復合材料將實現高效、經濟、環保等技術追求，這將迎來材料界的新革命。參考文獻：

（1）楊常玲,劉云蕓,孫彥平.石墨烯的制備及其電化學性能［J］.電源技術 ,2010,34(2):177－180．（2）謝普,于杰,秦軍.石墨烯的制備與表征［J］．貴州化工,2010,35(4):20－22．

（3）張好斌,楊勇,盧朝暉.微孔PMAA/石墨烯導電納米復合材料的制備與結構［C］/ /中國天津2009年全國高分子學術論文報告會．天津,2009．

（4）黃毅,梁嘉杰,張龍.石墨烯功能復合材料的制備及應用［C］/ /中國化學會第 27 屆學術年會中日青年化學家論壇．北京:，2010．

（5）楊波，唐建國,劉繼憲.石墨烯/苯丙乳液復合導電膜的制備［J］.涂料工業,2010,40(9):5－8．

（6）張曉艷,李浩鵬,崔曉莉.TiO2/石墨烯復合材料的合成及光催化分解水產氫活性［J］．無機化學學報2009,25(11):1903－1907

第二篇：碳材料領域專家盤點(石墨烯及碳納米材料)

碳材料領域專家盤點（石墨烯及碳納米材料）

本文為大家主要盤點石墨烯及碳納米材料領域的部分專家，供大家參考，排名不分先后，如有遺漏歡迎補充指正。

Andre Geim

石墨烯發現者、2010年諾貝爾獎獲得者、歐盟石墨烯旗艦計劃戰略委員會主任。

劉忠范

中國科學院院士、北京大學化學與分子工程學院教授、北京石墨烯研究院院長

主要從事低維材料與納米器件、分子自組裝以及電化學研究。發展了納米碳材料的化學氣相沉積生長方法學，建立了精確調控碳納米管、石墨烯等碳材料結構的系列生長方法，發明了碳基催化劑、二元合金催化劑等新型生長催化劑，提出了新的碳納米管“氣-固”生長模型等。

劉兆平

中科院寧波材料所高級研究員，博士生導師

主要從事石墨烯和動力鋰離子電池及其材料技術等。

許建斌

香港中文大學電子工程系教授，材料科學與技術研究中心主任

主要從事石墨烯及新型二維固態半導體電子及光電子材料與器件探討；納米技術在固態電子材料和器件中的應用（如掃描探針顯微術和近場顯微術，納米材料和器件構筑與表征）等。

王立平

中科院寧波材料所研究員，博士生導師

主要從事新型強潤一體化以及耐磨蝕薄膜材料及其航空航天和船舶領域應用研究工作。前不久其所在團隊成功突破石墨烯改性防腐涂料研發及應用的技術瓶頸，開發出擁有自主知識產權的新型石墨烯改性重防腐涂料等。

王建濤

中國科學院物理研究所研究員，博士生導師

主要研究方向有三維碳烯的拓撲Node-Line物性；結構與高壓相變；表面吸附與重構；金屬的高溫非諧效應等理論計算研究等。

任文才

中國科學院金屬研究所研究員，博士生導師

主要研究方向為石墨烯等二維原子晶體材料的制備、物性與應用：高質量石墨烯及其宏觀體材料的CVD控制制備；高品質石墨烯的化學法規模化制備；石墨烯在鋰離子電池和超級電容器方面的應用；石墨烯在柔性光電器件和儲能器件方面的應用探索；石墨烯在熱管理、功能涂層、復合材料等方面的規模應用等。

林正得

中科院寧波材料所研究員

主要研究方向：化學氣相沉積法（CVD）生長石墨烯薄膜與其它二維原子層材料、石墨烯/高分子復合材料、三維石墨烯結構、以及在熱管理、傳感器、能源領域的應用等。

馮新亮

上海交通大學化學化工學院教授

德國德累斯頓工業大學首席教授

主要從事二維納米石墨烯的合成研究，宏量制備高質量二維石墨烯材料研究，合成水溶和油溶可加工石墨烯研究，基于石墨烯的二維納米能源材料和電子器件研究，基于石墨烯電極材料在太陽能電池和場效應晶體管器件的應用研究，可控納米結構功能碳材料、有機/無機雜化材料的設計合成及其在能源儲存和轉化的應用研究（主要基于超級電容器，鋰離子電池，光解水，燃料電池電極材料和催化劑的研究）等。

高超

浙江大學高分子科學與工程學系教授

主要從事高分子基納米化學與材料：

有機納米大分子（樹枝狀聚合物、柱狀聚合物刷及其它復雜結構/構造聚合物）： 設計、合成、組裝及應用；無機納米材料的高分子化；生物--納米化學、材料與器件；石墨烯纖維等方面的研究等。

孫立濤

東南大學電子科學與工程學院教授，博士生導師

主要從事新型納米材料的可控制備與動態結構表征等研究工作。

李雪松

電子科技大學教授

主要從事石墨烯薄膜的制備及應用方面的研究等。

成會明

炭材料科學家，中國科學院院士，第三世界科學院院士，中國科學院金屬研究所研究員。

主要從事先進炭材料的研究，促進了碳納米管的研究與應用。制備出石墨烯三維網絡結構材料、毫米級單晶石墨烯，發展了石墨烯材料的宏量制備技術等。

李永舫

高分子化學、物理化學專家，中國科學院院士。中國科學院化學研究所有機固體重點實驗室研究員，蘇州大學材料與化學化工學部特聘教授。

主要研究領域為新型富勒烯衍生物受體光伏材料。

馬振基

左一為馬院士

臺灣國立清華大學，臺灣高分子學會教授，理事長

主要研究領域為石墨烯的癌癥診斷與治療研究。

戴黎明

美國凱斯西儲大學教授

主要研究領域為碳納米材料（碳管）在醫療和能源應用。

康飛宇

清華大學教授

主要研究領域為石墨層間化合物，石墨深加工技術。

戴宏杰

斯坦福大學教授

主要研究領域為碳納米管、石墨烯片。長期從事碳納米材料的生長合成、物理性質研究、納米電子器件研發，以及納米生物醫學以及能源材料等方面的研究，是國際碳納米材料研究領域的領軍人物之一。

劉開輝

北京大學研究員

主要研究領域為一維碳納米管、納米線，二維石墨烯等。

甘良兵

北京大學教授

主要研究領域為開孔富勒烯，雜富勒烯，富勒烯包合物等。

趙宇亮

中科院高能物理所研究員

主要研究領域為富勒烯在腫瘤治療方法應用等。

朱彥武

中國科學技術大學教授

主要研究方向為石墨烯及其他新型碳材料的制備和表征；納米材料的光電轉換特性；高性能能量轉換和存儲器件研究等。

智林杰

國家納米科學中心教授

主要研究方向為富碳納米材料的構建與結構控制；高性能富碳納米材料；富碳納米材料在能源與環境領域的應用；重點研究以高效、清潔能源為應用背景的多功能富碳納米材料的設計、制備、組裝及其化學及物理性質的調節和控制等。

朱宏偉

清華大學材料學院教授、博士生導師

主要從事納米材料制備、結構表征和性能研究等。

冷金鳳

濟南大學教授，有色合金及復合材料研究所副所長

長期潛心從事金屬基復合材料制備及研究工作，近幾年主要致力于納米顆粒增強金屬基復合材料的高品質制備技術及微觀機制研究，在石墨烯增強金屬基復合材料方面已申報多項技術發明專利并發表多篇論文。

史浩飛

中科院重慶綠色智能技術研究院微納制造與系統集成研究中心副主任

主要從事微納加工與新型材料研究。

邱介山

大連理工大學化工與環境生命學部炭素材料研究室主任

主要從事材料化工、能源化工、多相催化等方面的研究，涉及碳素、碳納米材料等。

Rodney S.Ruoff

著名石墨烯專家、韓國基礎科學研究院多尺度碳材料研究中心主任、韓國蔚山國立科技大學教授。在材料領域尤其在碳納米材料領域有著深厚的造詣，曾經在金剛石、富勒烯、納米碳管和石墨烯領域做出了多項杰出工他領導的研究小組最早研究了氧化石墨烯的制備與應用（Nature2006）、利用銅基底生長單層石墨烯薄膜（Science2009）并得到了厘米尺度石墨烯單晶（Science 2013）。

馮冠平

深圳清華大學研究院院長

馮冠平先生致力于石墨烯的產業化發展，從全世界帶回70多名石墨烯領域的人才，成立了30多家石墨烯企業，被譽為“中國石墨烯產業奠基人”。

Stephan Roche

ICREA研究員，加泰羅尼亞納米科學與技術研究所（icn2）納米理論與計量組組長，理論物理學家

主攻量子傳輸和納米材料設備的計算以及模型的發展。

盧紅斌

復旦大學教授

主要研究方向為石墨烯及其他二維材料的制備研究；石墨烯復合材料及相應產品的制備；聚合物復合材料的制備及性能研究等。

海正銀

中國原子能科學研究院博士

主要研究領域為石墨烯涂料核電應用。

Luigi Colombo

劍橋大學石墨烯中心博士

Antonio Correia

歐洲石墨烯大會主席

Francesco Bonaccorso

歐盟石墨烯旗艦計劃路線圖制定者、意大利技術研究院石墨烯中心儲能負責人

Ahn Jong-Hyun

韓國成均館大學柔性電子實驗室教授

主要研究領域為石墨烯在柔性電子應用。

Kim Sang Ouk

韓國科學技術院首席教授

主要研究領域為石墨烯傳感器。

吳忠帥

中科院大連化物所研究員

主要研究領域為石墨烯及二維材料與能源器件。

Jari Kinaret

歐洲石墨烯旗艦計劃主任

主要研究領域為石墨烯和碳管。

Andrea C.Ferrari

歐洲石墨烯旗艦計劃戰略委員會主席

主要研究領域為柔性電子、傳感器、生物醫療。

Vincenzo Palermo

歐洲石墨烯旗艦計劃戰略委員會副主任

Vladimir Falko

英國曼徹斯特大學國家石墨烯研究院主任

主要研究領域為雙層石墨烯光電特性。

Byung Hee Hong

Graphene Research Laboratory Director

主要研究領域為石墨烯在光電器件、能源應用。

Soon Kyu Hong

韓國釜山國立大學教授

主要研究領域為碳管＆石墨烯海水淡化。

Rahul Raveendran Nair

英國石墨烯工程創新中心教授

主要研究領域為石墨烯防腐涂料等。

楊世和

香港科技大學教授

主要研究領域為富勒烯新型光電轉換材料。

Kenichiro Itami

日本名古屋大學教授

主要研究領域為筒狀碳納米帶。

Robert J Young

英國石墨烯工程創新中心教授

主要研究領域為石墨烯增強復合材料等。

Seung Kwon Seol

韓國電氣技術研究所KERI教授

主要研究領域為石墨烯、碳管與3D打印等。

Wang Qijie

新加坡南陽理工大學副教授

主要研究領域為石墨烯圖像傳感器等。

Vittorio Pellegrini

意大利技術研究院（IIT）石墨烯中心主任

主要研究領域為石墨烯制備及其在儲能、高分子復合材料、纖維復合材料等方面的應用等。

Il-Young Song

韓國三星集團高級工程師

主要研究領域為石墨烯大薄膜制備及設備開發等。

Tianyi Yang

日本東芝研究科學家

Tao Hong

日本索尼鋰鋰電池研發工程師

Kosuke Nagashio

日本東京大學教授

主要研究領域為石墨烯電子特性、界面行為等。

戴貴平

北卡中央大學教授

主要研究領域為石墨烯鋰離子電池。

Gianluca Fiori

比薩大學信息工程學院教授

Alberto Bianco

法國國家科學研究中心教授

劉建影

上海大學&查爾姆斯理工大學教授

阮殿波

寧波中車新能源科技有限公司博士（總工程師）

張華

南洋理工大學教授

主要研究方向

1.Synthesis of noble metal nanostructures;

2.Investigation of electrocatalytic behavior of novel nanomaterials;

3.Synthesis of covalent organic frameworks（COFs）；

4.Computational chemistry related to novel 2D nanomaterials（such as metal dichalcogenide nanosheets, metal and semiconducting nanoplates, etc.）。

Norbert Fabricius

卡爾斯魯厄理工學院教授（德國）

在卡爾斯魯厄理工學院主要負責“微系統技術”“納米技術”等項目。

Felice Torrisi

博士，劍橋大學劍橋石墨烯中心的研究助理，三一學院研究員。

主要研究領域涉及石墨烯和二維納米材料分散體，油墨和涂料的開發以及它們在復合材料領域中的應用。基于Felice Torrisi博士的研究成果在印刷柔性/可拉伸電子和光電子器件中有良好的應用。

Pedro Gómez-Romero

西班牙巴塞羅那材料科學研究所高級研究科學家

主要從事導電高分子與氧化物材料的研究，并開發其在燃料電池，鋰電池和超級電容器等領域的應用。

Dusan Losic

澳大利亞石墨烯研究和產業化領軍人物、阿德萊德大學石墨烯中心主任

其團隊研究涵蓋石墨烯化學，材料科學，工程學，生物學，納米應用醫藥學等多個學科，以及新納米材料的研究工藝與設備，旨在解決健康、環境和農業等方面的現實問題。

Alain Pénicaud

法國國家科學研究中心主任

發展了溶解碳納米材料（碳納米管，石墨烯等）的方法，特別是熵驅動的熱力學與解離，最重要的是溶解過程無需超聲。

吳恒安

中國科學技術大學教授

主要研究領域為石墨烯阻隔材料等。

王晶晶

中船重工725所廈門分院副院長

主要研究領域為石墨烯重防腐涂料等。

金章教

香港科技大學教授

主要研究領域為碳納米管/聚合物納米復合材料等。

張亞妮

西北工業大學副教授

主要研究領域為定向碳納米管及其連續纖維在儲能與輕質防彈領域的應用等。

Barbaros ZYILMAZ

新加坡國立大學石墨烯研究中心主任

主要研究領域為石墨烯柔性穿戴等。

第三篇：石墨烯相變材料論文

石墨烯相變材料的研究

摘要：隨著熱管理及熱存儲技術的發展，儲熱技術逐漸扮演著越來越重要的角色，于此同時尋找高性能的儲熱材料也成為了研究熱潮。近年來，相變材料的發展為儲熱技術帶來了福音，相比于其他熱導率低，儲熱性能差的儲熱材料，相變材料有著天然的優勢。而在相變材料中，石墨烯相變材料是如今發現的儲熱性能最優異的相變材料，通過將石墨烯作為填充材料，相變材料的儲熱能力大大提升。

關鍵詞： 熱存儲 相變材料 儲熱材料 石墨烯 前言：

在熱能的存儲和利用過程中，常常存在于在供求之間在時間上和空間上不匹配的矛盾，如太陽能的間歇性，電力負荷的峰谷差，周期性工作的大功率器件的散熱和工業余熱利用等。相變儲能材料通過材料相變時吸收或釋放大量熱量實現能量的儲存和利用，可有效解決能量供求在時間和空間上不匹配的矛盾。因此，相變儲能技術被廣泛應用于具有間歇性或不穩定性的熱管理領域，如航空航天大功率器件的管理，周期性間歇式電子工作器件的散熱，太陽能利用，電力的“移峰填谷”，工業廢熱余熱的回收利用，民用建筑的采暖及空調的節能領域等。近年來，相變儲能技術成為能源科學和材料科學領域中一個十分活躍的前沿研究方向。

相變儲能材料具有儲能密度大儲能釋能過程近似恒溫的特點。但多數相變儲能材料存在熱導率低，換熱性能差等缺點。采用具有高導熱，低密度，耐腐蝕和化學穩定性好等優點的碳材料對其進行強化傳熱，可有效提高系統換熱效率。常用的固-液定型相變儲能材料實際上是一類復合相變材料，主要是由兩種成分組成：一是工作物質；二是載體基質。工作物質利用它的固-液相變進行儲能工作物質可以是各種相變材料，如石蠟，硬脂酸，水合鹽，無機鹽和金屬及其合金材料。載體基質主要是用來保證相變材料的不流動性和可加工性，并對其進行強化傳熱。

石墨烯是一種新型碳材料，它具有由單層碳原子緊密堆積而成的二維蜂窩狀緊密堆積結構。它是構建其他維度炭質材料的基本單元。石墨烯本身具有非常高的導熱系數，并兼具密度小，膨脹系數低和耐腐蝕等優點有望成為一種理想型散熱材料。將石墨烯作為強化傳熱載體，有可能克服單一相變材料熱導率低的缺點，縮短復合體系熱響應時間，提高換熱效率實現復合材料傳熱和儲熱一體化。

本文通過查閱大量文獻以及親自做實驗得出了一些數據和結論。正文

1.根據同濟大學田勝力、張東、肖德炎、向陽等人2006年在《材料開發與應用》上發表的文章，他們對脂肪酸相變儲能材料的熱循環行為進行了系統的研究試驗。試驗選用了化學純的癸酸、月桂酸、肉豆蔻酸和棕櫚酸等四種脂肪酸為研究對象，利用差示掃描量熱技術（DSC）測定了經過56次、112次、200次和400次反復熱循環的相變材料的融化溫度和融化潛熱，加速熱循環試驗結果顯示：癸酸融化溫度范圍變窄了4℃左右，肉豆蔻酸融化溫度范圍變寬了3℃左右，月桂酸和棕櫚酸的融化溫度范圍變化不明顯，其中以棕櫚酸的融化溫度變化最小。隨著熱循環次數的增加，相變材料的融化初始溫度和融化潛熱變化較小，且是沒有規律的。在400次左右的熱循環范圍內，這些脂肪酸具有較好的熱穩定性，有作為潛熱儲存材料的應用潛力。且此四種脂肪酸的融化溫度在30℃到60℃之間，適于用作綠色建筑材料及其他室溫范圍內的潛熱儲存過程。考慮到相變材料的使用時間可能更長，因此要測試以上脂肪酸長期作為潛熱儲存材料的穩定性和可行性，需要更多次數的加速熱循環實驗來驗證。而Ahmet Sari在研究純度為工業級的月桂酸、肉豆蔻酸、棕櫚酸是發現，經過1200次熱循環后，這些脂肪酸的融化溫度均逐漸降低，降低最大值為6.78℃，并且，脂肪酸的融化溫度變寬了。這與上文實驗結果有所出入，可能是由于脂肪酸原材料的純度和產地不同造成的。因此，原料的選取對材料的性能有很大影響。

2.2012年1月20日，中國科學院上海硅酸鹽研究所的黃富強等人申請了他們的最新專利：三維石墨烯/相變儲能復合材料及其制備方法。三維石墨烯/相變儲能復合材料的特征在于石墨烯與相變儲能材料原位復合，其中以具有三維結構的多孔石墨烯作為導熱體和復合模板，以固-液相變的有機材料作為儲能材料和填充劑。可以采用兼具曲面和平面特點的泡沫金屬作為生長基體，利用CVD方法制備出具有三維連通網絡結構的泡沫狀石墨烯材料。通過該方法制備的石墨烯材料完整的復制了泡沫金屬的結構，石墨烯以無縫連接的方式構成一個全連通的整體，具有優異的電荷傳導能力，巨大的比表面積，孔隙率和極低密度。并且，這種方法可控性好，易于放大，通過改變工藝條件可以調控石墨烯的平均層數，石墨烯網絡的比表面積，密度和導電性。以金屬模板CVD法制備的三維石墨烯泡沫具有豐富的孔結構特征，其比表面積高，孔壁孔腔高度連通，為基體材料提供可復合填充的空間。若將三維多孔石墨烯和相變材料復合，相變儲能材料被分隔在各個孔腔，與石墨烯壁緊密結合，有效熱接觸面積大幅度提高，高度連通的石墨烯三維導熱網絡通道將快速實現系統換熱。另一方面多孔石墨烯的毛細吸附力將液態相變儲能材料局域化，可有效防止滲透。

3.2012年6月來自于中國科學院能源轉換材料重點實驗室，上海硅酸鹽研究所的周雅娟，黃富強等人發表了一篇名為太陽能材料和太陽能電池的論文，這篇論文重點講解了他們最新研制出的一種由石墨烯三維氣凝膠（GA）和硬脂酸（OA）組成的相變材料。GA是通過石墨烯氧化物在熱水表面反應制得，三維石墨烯網絡的空隙尺寸只有幾微米而且薄壁墻是石墨烯片層堆積而成，OA通過GA的毛細管力牽引下進入到GA中。GA/OA復合材料的熱穩定性達到了2.635W/mk，是OA的14倍。GA/OA復合材料的短暫升溫和冷卻過程是在為熱能量存儲做準備。GA是一種低密度材料因此在復合材料中僅占15%的比重，這種復合材料能夠大大減少或消除材料內部的熱電阻，表現出一種高儲熱的能力，達到181.8J/g，與獨立的OA材料非常接近，研究中發現，大多數相變材料的熱儲存能力都較低，為了提高材料的熱傳遞能力，金屬泡沫添加劑進入了專家們的視野，然而他們進一步發現金屬泡沫添加劑與原材料不兼容。經過數次實驗得出的結論，石墨烯材料具有很好的熱穩定性和熱傳遞能力，并且與原材料兼容。由石墨烯片層組成的三維網絡結構在相變材料領域有著巨大的潛力。

4.來自于浙江杭州輻射研究所的邢芳，李悟凡等人發表了關于烷烴類相變材料的文章。烷烴及其混合物由于自身的中低溫度熱能量儲存能力已經被廣泛應用于相變材料中。在這些烷烴中，熔化溫度為37度的二十烷已經出現在諸如電子領域的基于能量儲存的被動熱管理技術中。為了提高二十烷的熱導性，將石墨烯納米片添加進二十烷這個課題正在試驗中。這種復合相變材料是將石墨烯納米片均勻分布在液體的二十烷中。通過掃描量熱計測量它的熱融合和融化點，我們發現在10度的時候熱傳導能力整整增加了4倍，這表明石墨烯納米片相對于傳統的一些填充來說有著更好的表現。石墨烯納米片的兩維平面形態降低了熱表電阻，這也是為什么它效果這么好的原因。擴大的石墨烯片層有著高導電性和低密度性，能有效地增強相變材料的熱性能。

5.同濟大學材料科學與工程學院的田勝力、張東、肖德炎等人利用多孔石墨的毛細管作用吸附硬脂酸丁酯制成了一種定形相變材料的相變溫度、相變潛熱和熱穩定性，得出硬脂酸丁酯含量的臨界值。研究表明，硬脂酸丁酯與納米多孔石墨形成的定形相變材料相變溫度合適、相變潛熱較大、熱穩定性好，是適合于在建筑墻體中使用的相變材料。對不同含量的硬脂酸丁酯/多孔石墨復合材料利用差熱掃描儀進行DSC測試顯示，相變復合材料的峰值溫度為26℃，與純硬脂酸丁酯的熔點相同，即定形相變材料的熔點不變，為硬脂酸丁酯的熔點。定形材料的潛熱隨硬脂酸丁酯含量的變化而變化，硬脂酸丁酯含量越高，定形相變材料的相變潛熱越大，近似呈線性關系。此定形相變材料的蓄熱性能、均勻性和熱穩定性好，具有較大的相變潛熱，其相變溫度在26℃，適合做室溫相變材料，有助于建筑節能。此定形相變材料中硬脂酸丁酯的含量又一個滲出臨界值，當硬脂酸丁酯質量含量達到90%時，有細微滲出，使用時建議把含量控制在85%以內。這種定形相變材料在經過多次熱循環之后其相變潛熱變化較小，具有良好的熱穩定性。因此，硬脂酸丁酯/多孔石墨相變材料是較好的可應用于建筑墻體的相變材料。

6.2013年，新鄉學院能源與燃料研究所的周建偉等人以氧化石墨烯為基質、硬脂酸為儲熱介質用液相插層法成功制備了硬脂酸/氧化石墨烯相變復合材料。其中以氧化石墨烯維持材料的形狀、力學性能，把硬脂酸嵌在片層結構的氧化石墨烯基質中，通過相變吸收和釋放能量，提高其儲熱、導熱性能和循環性能。該相變材料具有適宜的相變溫度和較高的相變潛熱，相變材料與基質具有較好的相容性，在相變過程中沒有液體泄漏現象，復合相變儲熱材料儲/放熱時間比硬脂酸減少，且熱穩定性良好。實驗表明，硬脂酸質量分數為40%的硬脂酸/氧化石墨烯復合相變材料的相變溫度為67.9℃，相變潛熱為289.2J/g。經過連續冷熱循環試驗發現，復合相變材料的儲熱/放熱時間比純硬脂酸縮短，相變溫度和相變潛熱變化較小，表明硬脂酸/氧化石墨烯復合相變材料具有良好的熱穩定性和兼容性。因此，通過此方法一方面將硬脂酸局限在片層結構中，解決了相變過程中的滲出泄露問題；另一方面，利用氧化石墨烯良好的熱傳導性提高復合相變材料的傳熱效率，彌補了硬脂酸在導熱、換熱方面的缺陷。

7.2013年10月12日到10月16日，在上海舉辦的中國高分子學術論文報告會上，四川大學高分子材料科學與工程學院亓國強等人提出了他們的最新成果：聚乙二醇/氧化石墨烯定型相變儲能材料的制備與性能研究，研究發現聚乙二醇（PEG）是一種性能優良的固-液相變儲能材料。相變過程中會發生熔體流動泄露，故需要對其進行封裝，但封裝又會降低其熱導率，影響工作效率，增加成本。因而加入另一種物質作為支撐定型材料，制備復合定型相變材料成為另一種選擇。但通常過高的添加量會嚴重影響材料的儲能性能。于是通過向 PEG 中加入氧化石墨烯（GO）作為定型支撐材料，用溶液共混法在 GO 含量僅為 8%時成功制備了 PEG/GO 定型相變儲能材料。該材料在超過熔點一倍時仍保持形狀穩定。GO 的加入對相變材料熔點基本沒有影響，但在低含量下促進結晶，當含量高于 4wt%時阻礙結晶的進行。相變潛熱隨 GO 含量的提升有所下降，但在能維持材料定型的最低含量（8wt%）時，仍高達 135 J/g，可以有效應用于儲能領域。該材料在經歷 200 次升降溫循環后，相變溫度和相變潛熱變化不大，較穩定，具有良好的可重復使用性。

8.遠在大洋彼岸，來自于加州大學河濱分校，加利福尼亞大學的Pradyumna Goli, Stanislav Legedza, Aditya Dhar 等人一直在進行關于鋰電池的研究。鋰電池在在移動通訊和交通動力中扮演著重要角色，但是由于其自身的自加熱作用使得使用壽命大大縮短，為了解決這一問題，學者們經過大量實驗發現鋰電池的可靠性通過將石墨烯作為填充材料能夠大大的改善。傳統的熱管理電池由于其相位只在一個很小的溫度范圍內變化，減小了電池內溫度的上升，故只能依賴于潛在的儲熱能。而將石墨烯摻入碳氫化合物相變材料中可以將其導電能力提高到原來的兩個數量級倍，同時還保持潛儲熱能力。顯熱-潛熱相結合的熱傳導組合能夠大大地減少鋰電池內部溫度的上升。儲熱-熱傳導的方法即將在鋰電池和其他類型電池的熱管理領域引領一場變革。

9.2008年4月24日來自于首爾崇實大學工學院建筑系的Sumin Kim a, Lawrence T.Drzal b等人研制出了一種具有高導電性和高儲熱能力的相變材料。使用剝離的石墨烯納米片，石墨烯相變材料可以提高在液晶中的高導電性，熱穩定性以及潛儲熱能力。在掃描電子顯微鏡顯示下，石墨烯相變材料均勻分布在液晶中，而良好的均勻分布意味著高導電能力。石墨烯復合相變材料的熱穩定能力在石墨烯內部結構的幫助下得到提升。而且，由于相變材料的電熱穩定性，石墨烯復合相變材料具備了可持續再生能力。石墨烯相變復合材料在差示掃描熱量法的熱曲線中有兩個峰，第一次在固-固過渡階段，溫度較低，峰顯示為35.1度；第二次是固-液相變階段時溫度較高，峰顯示為55.1度。石墨烯可以在保有其潛儲熱能力的情況下提高材料的熱穩定性。相變材料具有高儲熱，低成本，無毒和無腐蝕性等特點而具有美好的前景。最近，一些無機，有機以及它們的混合物正在被應用于相變材料中，成為熱門的研究課題。

10.Fazel Yavari等人在2011年也就石墨烯作為改性添加劑改良十八醇相變材料在《Physical chemistry》上發表了文章。和很多有機相變材料一樣，十八醇也具有熱導率低，換熱性能差，以及存在泄漏問題等缺點。Fazel Yavari等人的研究表明，由于石墨烯低密度、高導熱的特點，添加很低含量的石墨烯，就可以達到顯著提高熱導率、改良十八醇的目的。然而由于部分相變材料分子被限制在石墨烯層間空隙中，在工作溫度范圍并沒有發生相變，從而使加入石墨烯后的復合材料的相變焓低于原相變材料，造成儲熱能力的損失。實驗中，當石墨烯含量（質量分數）達到4%時，材料的熱導率增加到原來的2.5倍，此時其相變焓只降低了15.4%。而如果用銀納米線代替石墨烯，要達到同等的熱導率，需要使其含量達到45%，并帶來高達50%的相變焓損失。綜合實驗表明，相比于其它微型添加材料，石墨烯能在不造成明顯儲熱損失的前提下明顯改良有機相變材料的熱性能，為通過潛熱的儲存/釋放實現熱管理和熱保護提供了新的可行性方案。

11.Jia-Nan Shi ,Ming-Der Ger等人2013年在期刊《CARBON》上發表文章，闡述了有關石墨烯提高石蠟導熱系數的研究成果。實驗另辟蹊徑，對比了剝離石墨薄片和石墨烯作為改性添加劑對于石蠟相變材料的不同影響。實驗結果表明，剝離石墨薄片帶來的熱導率增量更高，石墨含量為10%的石蠟/石墨薄片復合材料的熱導率為純石蠟的十余倍。石墨烯表現出了極好的導電性，石蠟/石墨烯的電導率要遠高于石蠟/石墨薄片，但是其熱導率的增量比石墨薄片小。原因在于，雖然單層石墨烯熱導率極高，但是石墨烯片層間微小空隙內存在的大量界面嚴重阻礙了熱傳導。同時，實驗也發現，石墨烯在定形方面的作用要遠過于石墨薄片。石墨含量2%的石蠟/石墨烯相變復合材料中，石蠟能在185.2℃高溫下保持形態，這遠遠超過了石蠟相變的溫度范圍。而石蠟/石墨薄片復合材料中石蠟只能保持形態到67.0℃。少量的石墨烯和剝離石墨薄片都能作為低成本、高效率的改性添加劑應用于石蠟相變材料的導熱和定形方面的改良。

12.馬來西亞的Mohammad Mehrali等人對石蠟/石墨烯相變復合材料進行了系統的研究和測試。該項目應用了SEM、FT-IR、TGA、DSC等設備對制得的石蠟/石墨烯復合材料的材料特性和熱學性能進行了測試和分析。所測試的石蠟質量分數為48.3%的樣品在相變過程中無泄漏現象發生，為定形相變材料。SEM圖像顯示石蠟嵌入了石墨烯片層間的孔隙。FT-IR分析結果顯示石蠟與石墨烯之間沒有化學反應發生。試驗進行了2500次熔化/凝固熱循環檢測來確認其熱可靠性和化學穩定性。TGA測試結果顯示，氧化石墨烯增強了復合材料的熱穩定性。該相變復合材料的熱導率從0.305(W/mk)顯著提升到0.985(W/mk)。測試結果表明，石蠟/氧化石墨烯復合材料具有良好的熱學性能、熱可靠性、化學穩定性和導熱性，很適合做熱管理和熱儲存材料。總結：

相變儲能材料，通過材料相變時吸收或釋放大量熱量實現能量的儲存和利用，以其巨大的相變潛熱，在未來的能源利用和熱管理領域具有很廣泛的開發和應用價值。而大多數相變材料存在的導熱率抵、換熱性能差、相變過程發生泄漏等缺陷使其很難直接被應用于生產生活中。因此，需要一種改性填充材料來增加相變材料的導熱換熱性能，同時需要對相變材料進行定形和封裝。而石墨烯材料的發現和研究成果的公布，給相變材料的研究和應用指明了道路。一方面，石墨烯的高導熱性能很好地改善了相變材料的熱性能，同時，其良好的化學穩定性和熱學可靠性使其作為改性添加劑不與相變材料本體發生化學反應；另一方面，低密度、高強度的石墨烯結構能夠使復合材料在較低石墨烯含量下就達到所要求的定形效果，因此，相比其他改性添加劑，石墨烯對相變材料的相變溫度、相變潛熱和儲熱能力的減益效果要小得多。正是從這兩方面出發，石墨烯作為導熱定形的改性材料，在相變儲能材料領域得到廣泛認可和應用。大量實驗采用了以相變材料作為工作物質，通過其相變過程儲/放熱，同時以石墨烯作為載體基質，增加材料導熱性能和不流動性的實驗思路進行相變導熱材料的設計、制備和改良。相信隨著對石墨烯研究的深入和石墨烯制備工藝的進步，石墨烯會以更突出的性能改良相變材料，從而獲得更有實踐和應用價值的石墨烯/相變復合儲能材料，為能源可持續和熱管理領域帶來更大的發展，為人類創造出更科學、更環保、更舒適的生活環境。

參考文獻：

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【9】Sumin Kim a,?, Lawrence T.Drzal b Solar Energy Materials & Solar Cells USA Department of Architecture, College of Engineering, Soongsil University, Seoul 156-743, Republic of Korea Composite Materials and Structures Center, College of Engineering, Michigan State University, East Lansing, 2008 【10】Fazel Yavari, Hafez Raeisi Fard, Kamyar Pashayi,etc.Enhanced Thermal Conductivity in a Nanostructured Phase Change Composite due to Low Concentration Graphene Additives[J].J.Phys.Chem.C 2011, 115, 8753–8758.【11】Jia-Nan Shi , Ming-Der Ger , Yih-Ming Liu.Improving the thermal conductivity and shape-stabilization of phase change materials using nanographite additives[J].CARBON,51(2013): 365—372.【12】Mohammad Mehrali, Sara Tahan Latibari, Mehdi Mehrali.Shape-stabilized phase change materials with high thermal conductivity based on paraffin/graphene oxide composite[J].Energy Conversion and Management,67(2013): 275—282.

第四篇：石墨烯前景

2013年1月，歐盟委員會將石墨烯列為“未來新興技術旗艦項目”之一；

十二五規劃

石墨烯是新材料中最為“時髦”的一員。它具有超硬、最薄、負電子的特征，有很強的韌性、導電性以及導熱性。這使其能夠廣泛應用于電子、航天、光學、儲能、生物醫學等眾多領域，擁有巨大的產業發展空間。

因此，石墨烯在2004年被發現后就迅速引發全球范圍內的研究熱。近年來我國在石墨烯研發應用方面的研究不斷加強，各地政府和有關機構加大力度扶持和推動石墨烯產業化發展。

2013年6月，內蒙古石墨烯材料研究院正式成立。這是我國首個與石墨烯材料相關的綜合性研究機構和技術開發中心。

2013年7月13日，在中國產學研合作促進會的支持下，中國石墨烯產業技術創新戰略聯盟正式成立。該聯盟已向有關部門上報了無錫、青島、寧波、深圳四個地方，作為石墨烯產業研發示范基地。江蘇省、山東省等省級石墨烯聯盟已于2013年陸續成立。

2013年12月18日，無錫市發布《無錫石墨烯產業發展規劃綱要》，規劃建立無錫石墨烯產業發展示范區和無錫市石墨烯技術及應用研發中心、江蘇省石墨烯質量監督檢驗中心。力爭把無錫市打造成國家級石墨烯產業應用示范基地和具有國際競爭力的石墨烯產業發展示范區。

2013年12月20日，寧波年產300噸石墨烯規模生產線正式落成投產。

與此同時，上海浦東新區也正籌備建立臨港石墨烯產業園區，并力爭國家石墨烯檢驗監測中心落戶浦東。

石墨烯產業遍地開花。據記者了解，目前，無錫市已設立2億元專項資金，通過補貼、配套、獎勵、跟進投資、股權投資等方式，進一步扶持石墨烯產業發展；寧波為了扶持石墨烯產業發展，也拿出了千萬元以上的扶持資金。業內人士表示，作為一種理想的替代型材料，石墨烯一旦實現產業化其產值至少在萬億元以上。

推進產業結構優化

第五篇：石墨烯學習心得

石墨烯學習心得

最近這段時間斷斷續續搜集了很多納米材料、半導體物理還有石墨烯的相關資料，主要是來自萬方數據網、超星學術視頻網站、百度文庫還有一些相關網頁博客資料。了解到了很多之前聞所未聞的知識，比如“納米材料的神奇特性、納米科技潛在的危害”等等。

對于石墨烯，主要有如下幾方面不成熟的想法，還望老師您來指正。

（一）在石墨烯新奇特性以及宏觀應用預測方面

有人認為，石墨烯的這些新奇的特性以及預期應用并不能推廣到宏觀尺寸。

第一是認為很多實驗數據都是來源于對微納米級單層石墨烯的實驗研究，不能把納米微米級觀察和測試到的數據無限夸大到宏觀應用；

第二是認為單層懸浮石墨烯的特異性是依靠其邊界碳原子的色散作用而穩定存在，大面積的單層懸浮石墨稀不可能穩定存在。第三是認為目前的大面積石墨烯的應用實例存在相當大的褶皺以及碳原子缺失。因而否定很多2010年諾貝爾物理獎的公告中對于石墨稀的宏觀應用預測，并主張繼續深入石墨烯微觀性能研究，比如半導體器件等研究。

我想：我們最好還是不能放棄石墨烯在宏觀尺度上應用的希望，應該盡最大努力用各種手段去克服所謂的褶皺、碳原子缺失等等導致石墨烯性質不能穩定存在的負面因素，比如采用襯底轉移（CVD）的方式所制大面積石墨烯透明電極尺寸的方法（雖然制得的石墨烯還有很多的缺陷，但至少證明大面積石墨烯還是有可能穩定存在并最終為我們所用的吧，畢竟有宏觀實際應用的材料才更有可能是有發展前景的新型材料）。

（二）在石墨烯制備工藝方面 我們知道，石墨烯非常有希望在諸多應用領域中成為新一代器件，但這些元件要達到實際應用水平,還需要解決很多問題。那就是如何在所要求的基板或位臵制作出不含缺陷及雜質的高品質石墨烯,或者通過摻雜(Doping)法實現所期望載流子密度的石墨烯。用于透明導電膜用途時能否實現大面積化及量產化,而用于晶體管用途時能否提高層控制精度,這些問題都十分重要。今后,為了探尋石墨烯更廣闊的應用領域,還需繼續尋求更為優異的石墨烯制備工藝,使其得到更好的應用。

（三）石墨烯在納米存儲器上的應用前景

傳統的半導體工藝技術已逐漸逼近物理極限，難以大幅度提高存儲器的性能，越來越難以滿足人們對存儲器的要求，要想有突破性的進展，就必須另辟蹊徑，尋找新的原理和方法。

第一是因為傳統半導體存儲器存在容量小數據易丟失等弊端。第二是因為現代化信息爆炸社會迫切要求新型的大容量存儲器的出現。

第三因為是人們對信息存儲的安全性要求越來越高。最后，假如納米存儲技術能夠實現的話，屆時我們電腦中的存儲設備也許會以PB為單位計算，而因存儲介質損壞導致數據丟失的煩惱也將遠離我們。所以我覺得：要是可能的話，以石墨烯為介質的存儲器，應該是一個不錯的研究方向。