石墨烯发展前景及其在LED照明的应用趋势分析
传感器方面,纳米传感器尺寸小、精度高。原子级别的传感器与普通传感器相比,具备多种独有的微观性质,显著拓宽了传感器的应用领域。纳米传感器可广泛应用于生物、化学、机械、航空、军事等方面。纳米传感器主要包括纳米磁敏传感器、纳米生物传感器和纳米光纤传感器。纳米传感器尺寸主要取决于探针针头大小,传感器尺寸可显著减小,同时感应时间大大缩短,满足微观高精度测量需要。随着工业生产和环境监测的需要,纳米气敏传感器的研发获得了长足的进展,未来有望率先实现商业化应用。
目前已经有用化学气相沉积法在分散有催化剂的SiO2/Si基片上制得的单个的单壁碳纳米管。此种碳纳米管使得传感器在复杂的气体环境中具有选择性,区分度和灵敏度较之传统的传感器显著提升。
单壁碳纳米管具有优异的电子、机械、力学等性能,但是纳米管制备一直是难点。实现结构和性质可控的制备是单壁碳纳米管应用的基础和关键,同时也成为碳纳米管研究和应用发展的瓶颈。
石墨烯良好的电导性能和透光性能,使其在透明电导电极方面有非常好的应用前景。试验证明,石墨烯比表面积高达2600平方米/克,导电性极高,且储能效率是现有材料的近两倍,是理想的电极材料。石墨烯在取代其他电极材料方面有广阔的应用前景,即便是目前商用超极电容器使用的活性炭等材料,比表面积也不过1000-1800平方米/克,石墨烯的电学综合性能显著超越当前的各种材料。
传统电极材料多采用ITO(铟锡氧化物)。铟元素价格昂贵,且较为稀有。行业正在寻找一种成本更低的材料以替代ITO。石墨烯以其独有的导电透明性质成为备选材料。采用石墨烯制成的透明电极,不仅具备传统电极的导电特性,同时还可以弯曲折叠,在搭建过程中可与建筑构成一体化,更加经济和实用。透明导电电极不仅应用于太阳能领域,同时还可应用在触摸屏、液晶屏、发光LED和超级电容等多种光电领域。目前全球实验室将石墨烯电极应用至上述多类型产品,包括触摸屏和超级电容。若能成功商业化,未来有望改变电子行业制造格局。
石墨烯市场水涨船高
LED灯是一种可持续的替代照明方案,比荧光灯和白炽灯节能30%到80%。虽然LED灯节能且散热量较小,但其导热部件散热性能的优劣对LED灯的使用寿命和节能效果极为关键。因此,光恒科研人员利用导热填料对高分子基体材料进行均匀填充,以提高其导热性能,研发出可以有效传递热能的导热材料。
比起传统的金属材料,石墨烯拥有很多优势,总结起来有以下四点:
1) 散热均匀,避免灼热点,减少零件因高温造成的局部变形。
2) 重量轻,比铝材轻40-50%。
3) 成型加工方便,无需二次加工。
4) 产品设计自由度高。
采用石墨烯替代金属,能够增加灯具造型设计的灵活性,降低灯具总重量。除此之外,石墨烯由于其超高的载流子迁移率和导热效率,石墨烯的应用能够有效提高照明效率,节约电耗,未来有望成为LED导热领域的新型应用材料。随着中国政府部门对此给予更多的关注,在专用材料方面加大技术创新和投入的力度,LED材料尤其是石墨烯将会有非常好的应用前景和发展空间。
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