【光明日報】北理工教授曲良體：“黑金”能帶來材料應(yīng)用變革嗎
發(fā)布日期：2016-03-28 供稿：光明日報 編輯：新聞中心 趙琳 閱讀次數(shù)：
原文標(biāo)題： “黑金”能帶來材料應(yīng)用變革嗎
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科技前沿·未來,，當(dāng)我們身邊沒有電時,，只要對著一小塊石墨烯吹口氣就可以發(fā)電——
“黑金”能帶來材料應(yīng)用變革嗎
作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄,、最強,、導(dǎo)電導(dǎo)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)域有了新進展,。該團隊的學(xué)術(shù)論文已在《能源和環(huán)境科學(xué)》在線全文發(fā)表,，這項研究成果也以亮點工作形式被國際權(quán)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展如何？帶著這些疑問,，記者日前對曲良體進行了獨家專訪,。
石墨烯+水，電能新來源
“穩(wěn)定,、高效地從自然環(huán)境中收集能量,，并將其轉(zhuǎn)化成可直接利用且便于儲存的電能，是現(xiàn)代人類社會應(yīng)對能源需求的一種基本策略,，長期受到學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的重點關(guān)注,。隨著化石燃料儲量的逐漸減少和環(huán)境污染的日益加劇，開發(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(jié)構(gòu),，其親水性和獨特的多孔結(jié)構(gòu)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，進而遷移產(chǎn)生電勢能導(dǎo)致電能輸出,。”
他介紹：“石墨烯與水汽結(jié)合,，便可以產(chǎn)生電能。將一個創(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，可以通過觀測輸出電能的變化來實時監(jiān)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,。未來可能出現(xiàn)的是,，當(dāng)我們身邊沒有電時，只要對著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》雜志以工作亮點的形式報道,，主要源于它的實際價值和重要意義,。“石墨烯和水結(jié)合進行發(fā)電，代表了一種新的能源產(chǎn)生方式,，也會是石墨烯研究領(lǐng)域的一個新方向,。”
“不能貿(mào)然冠以‘革命性’‘顛覆性’的評價”
盡管石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”,，曲良體依然對其持謹慎態(tài)度,，“將石墨烯稱作‘黑金’并不為過，但我們不能認為石墨烯就是‘包治百病’的神奇之物,，因為現(xiàn)在對石墨烯的研究和開發(fā),，還只是一個開端”。
自2004年英國科學(xué)家成功從石墨中剝離出石墨烯以來,，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(dǎo)電性和導(dǎo)熱性,，無論是基礎(chǔ)研究還是應(yīng)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了較為全面的研究,，且產(chǎn)業(yè)跟進工作在國際上也是發(fā)展最快的,。”
曲良體強調(diào)，把石墨烯用到能夠發(fā)揮其特性的地方,，才能真正體現(xiàn)它的巨大價值,。“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(tǒng)；抓住石墨烯具有良好導(dǎo)熱性的特性,，便可將其應(yīng)用于高效散熱器件,。”
“就現(xiàn)在來說，大批量生產(chǎn)石墨烯并不困難,，而難點在于針對其特定應(yīng)用方向進行規(guī)?；a(chǎn)，并發(fā)展相應(yīng)成熟的生產(chǎn)技術(shù),。”曲良體指出,，“不同的應(yīng)用需求對石墨烯的生產(chǎn)要求也不一樣。例如,，作為透明導(dǎo)電薄膜,，石墨烯在觸控屏領(lǐng)域非常有前景，但要實現(xiàn)這一應(yīng)用,，則需要解決諸多問題——在獲得大面積均一石墨烯薄膜之后,，如何發(fā)展對應(yīng)的無損轉(zhuǎn)移技術(shù)、解決其導(dǎo)電性和透明性降低的問題以及縮減經(jīng)濟成本等等,。”
“石墨烯應(yīng)用廣泛,、前景廣闊，但不能貿(mào)然冠以‘革命性’‘顛覆性’的評價,，畢竟就目前的研究進展來看,，石墨烯還達不到人們?nèi)绱烁叩钠诖２贿^,，隨著研究的進一步發(fā)展和成熟,，石墨烯或許有望將期待變成現(xiàn)實，這需要多方的共同努力,。”曲良體最后強調(diào),。
●延伸閱讀
石墨烯的四大應(yīng)用領(lǐng)域
1.功能材料領(lǐng)域 將石墨烯與其他材料相結(jié)合制成復(fù)合材料，比如,，將石墨烯與鋁結(jié)合可以做出輕質(zhì),、高強的航天飛機骨架結(jié)構(gòu),；
2.能源領(lǐng)域 例如將石墨烯用于電動車等的鋰電池中，則能有效提高電池的能量存儲和釋放能力,；
3.電子行業(yè) 利用石墨烯可以做出柔性,、可穿戴的電子產(chǎn)品，如可彎曲的手機等,；
4.環(huán)境領(lǐng)域 石墨烯可以有效改善環(huán)境,，比如用石墨烯復(fù)合材料調(diào)節(jié)鹽堿地的土壤性質(zhì)，過濾,、凈化空氣等,。
（光明日報記者 晉浩天 光明日報通訊員 李瑞娜）
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