美研制出廉价石墨烯海绵传感器1

电子元件的挑战日益增大，成本不断增加，石墨烯成为制造下一代电子元器件的重要材料。

日前，美国加州大学洛杉矶分校的化学家开发出一种生产石墨烯纳米带的新方法，研究成果发表在《美国化学会志》上。

纳米带是非常狭窄的石墨烯条，只有几个碳原子的宽度。

纳米带之间具有带隙，电子必须受力才能通过带隙形成电流，适用于建造逻辑电路。

现有制造石墨烯纳米带的方法主要通过切割碳纳米管，但这种方法不精确，制造的纳米带尺寸不统一，从而造成带隙值的差异。

加州大学洛杉矶分校的研究团队首次利用基于紫外光和暴露于600摄氏度下的简单反应，逐个分子构建石墨烯纳米带。

这种技术对于工业规模制造石墨烯纳米带具有重要价值。

为制造纳米带，科学家培养四种不同的无色分子晶体，晶体将分子锁定在最佳方向上进行反应。

研究小组利用光照将分子缝合成由碳原子和氢原子间隔组成的聚合物，然后将聚合物放在只含氩气、温度在600摄氏度的烘箱中，使聚合物形成最终键构成纳米带：中间是碳原子组成的六边形环状结构，氢原子沿其边缘分布。

科研人员随后通过不同波长的光照验证所制造的纳米带尺寸精确一致。

由于纳米带容易粘合在一起，目前该研究小组正研究如何更好的操控纳米带，其目标是能够单独处理每个纳米带。

这个“纳米棒”让二氧化碳变身高效能源记者从中国科学技术大学了解到，该校的合肥微尺度物质科学国家研究中心和化学与材料科学学院曾杰教授课题组，利用组分可调的硫硒化镉合金纳米棒作为催化剂，高效电还原二氧化碳为合成气。

这种硫硒化镉合金纳米棒的催化剂，在二氧化碳电还原反应中表现出高活性和高稳定性，并且能够在很宽的范围内调控合成气的组成比例。

该成果日前发表在国际著名的《先进材料》杂志上。

合成气，即一氧化碳和氢气的混合气，是石油化工中重要的合成原料。

对于不同的化工过程中，所需要的合成气的最优组成比例也不同。

传统制备合成气的方法包括煤的气化和天然气的重整，都需要消耗不可再生能源。

与之相反，利用二氧化碳和水作为原料，在水溶液中电还原二氧化碳，是可持续地制备合成气的理想方法。

石墨烯的结构及性质、用途一、石墨烯的发现2004年，英国曼彻斯特大学的安德烈·K·海姆(Andre K. Geim)等制备出了石墨烯。

海姆石墨烯和他的同事偶然中发现了一种简单易行的新途径。

他们强行将石墨分离成较小的碎片，从碎片中剥离出较薄的石墨薄片，然后用一种特殊的塑料胶带粘住薄片的两侧，撕开胶带，薄片也随之一分为二。

不断重复这一过程，就可以得到越来越薄的石墨薄片，而其中部分样品仅由一层碳原子构成——他们制得了石墨烯。

斯德哥尔摩2010年10月5日电瑞典皇家科学院5日宣布，将2010年诺贝尔物理学奖授予英国曼彻斯特大学科学家安德烈-海姆和康斯坦丁-诺沃肖洛夫，以表彰他们在石墨烯材料方面的卓越研究。

二、石墨烯结构石墨烯的问世引起了全世界的研究热潮。

它不仅是已知材料中最薄的一种，还非常牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。

石墨烯在原子尺度上结构非常特殊，必须用相对论量子物理学(relativistic quantum physics)才能描绘。

石墨烯结构非常稳定，迄今为止，研究者仍未发现石墨烯中有碳原子缺失的情况。

石墨烯中各碳原子之间的连接非常柔韧，当施加外部机械力时，碳原子面就弯曲变形，从而使碳原子不必重新排列来适应外力，也就保持了结构稳定。

这种稳定的晶格结构使碳原子具有优秀的导电性。

石墨烯中的电子在轨道中移动时，不会因晶格缺陷或引入外来原子而发生散射。

由于原子间作用力十分强，在常温下，即使周围碳原子发生挤撞，石墨毡石墨烯中电子受到的干扰也非常小。

三、石墨烯的性质石墨烯最大的特性是其中电子的运动速度达到了光速的1/300，远远超过了电子在一般导体中的运动速度。

这使得石墨烯中的电子，或更准确地，应称为“载荷子”(electric charge carrier)，的性石墨烯晶体质和相对论性的中微子非常相似。

为了进一步说明石墨烯中的载荷子的特殊性质，我们先对相对论量子力学或称量子电动力学做一些了解。

石墨烯的研究与应用综述一、石墨烯的结构与特性石墨烯是碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的一种碳质新材料，是最薄的二维材料，单层的厚度仅0.335nm。

石墨烯可塑性极大，是构建其他维数碳材料的基本单元，可以包裹成零维的富勒烯结构，卷曲成一维的碳纳米管，以及堆垛成三维的石墨等。

石墨烯的理论研究已有60多年的历史，但直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，利用胶带剥离高定向石墨的方法获得真正能够独立存在的二维石墨烯晶体，二人因此荣获2010年诺贝尔物理学奖。

石墨烯具有一些奇特的物理特性：导电性极强：石墨烯中的电子没有质量，电子的运动速度能够达到光速的1/300，是世界上电阻率最小的材料。

良好的导热性：石墨烯的导热性能优于碳纳米管和金刚石，单层石墨烯的导热系数可达5300瓦/米水度，远高于金属中导热系数高的银、铜等。

极好的透光性：石墨烯几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光，并使所有光谱的光均匀地通过。

超高强度：石墨烯被证明是当代最牢固的材料，硬度比莫氏硬度10级的金刚石还高，却又拥有很好的韧性，可以弯曲。

超大比表面积：石墨烯拥有超大的比表面积(单位质量物料所具有的总面积)，这使得石墨烯成为潜力巨大的储能材料。

石墨烯特殊的结构形态，具备目前世界上最硬、最薄的特征，同时具有很强的韧性、导电性和导热性，这些极端特性使其拥有巨大发展空间，应用于电子、航天、光学、储能、生物医药、日常生活等大量领域。

二、石墨烯的制备方法石墨烯的制备方法主要有机械法和化学法2种。

机械法包括微机械分离法、取向附生法和加热碳化硅法；化学法包括外延生长法、化学气相沉积法与氧化石墨还原法。

微机械分离法是直接将石墨烯薄片从较大的晶体上剪裁下来，可获得高品质石墨烯，且成本低，但缺点是石墨烯薄片尺寸不易控制，不适合量产；取向附生法是利用生长基质原子结构“种”出石墨烯，石墨烯性能令人满意，但往往厚度不均匀；加热碳化硅法能可控地制备出单层或多层石墨烯，是一种新颖、对实现石墨烯的实际应用非常重要的制备方法，但制备大面积具有单一厚度的石墨烯比较困难。

夜视仪发展史陆军技术网6月4日消息：黑暗中的可视能力可谓是战场上的一种决定性能力。

美军曾有指挥官指出，“夜视能力是战争中唯一可形成最大非对称优势的能力”。

市场研究公司Markets and Markets（市场与市场）近日公布的一份报告显示，到2020年，夜视装置（NVD）市场产值将从2015年的50.7亿美元增加到77.3亿美元，复合年增长率达8.8%。

自从德国首次进行“零代”（Gen-0）技术实验后，夜视技术经过80年的发展已经趋于成熟，并成为了陆军的必备装备。

早期开端：东线战场的“吸血鬼”单兵红外夜视系统和美国的狙击镜1939年开始使用初期版本的夜视装备时，光电技术还不成熟，这些新装置通常都体型巨大、笨重且使用不便。

早期的夜视装置依赖巨大的车载红外探照灯来提供必要的不可见光照明，坦克可以用它作为夜间瞄准装置，但是步兵使用该装置则极为不便。

随着战情的发展，德国、英国、美国和俄罗斯不断在“零代”技术基础上取得进展，逐渐突破了上述种种限制。

应用夜视装置取得了一些显著的战果，待到战事接近尾声时，夜视技术对战争的贡献更是令人瞩目。

“星光”夜视镜和NSPU1PN34——走向无源二战后，有源红外技术依然是夜视技术的中流砥柱。

当时狙击镜系列夜视装置广泛应用于实战。

马克3版第4型全程服役于朝鲜战争；后来AN/PAS-4在越南战争早期也有使用。

但到1961年时，夜视技术取得重大突破，新一代的夜视装置也随之产生。

“一代”（Gen-1）夜视装置引入了无源图像增强系统，例如：美国的AN/PVS-1“星光”和苏联的NSPU 1PN34步枪瞄准装置。

“一代”夜视装置无需在黑暗中进行有源照明，因为该装置可以利用显著改善的光电阴极技术将环境光线增强并放大1000倍，因此仅需环境光线即可正常使用。

早期的“一代”夜视装置体型庞大，而且需要在月光明亮的情况下才能发挥最佳的使用效果。

很显然，若处于一月中没有月亮的那几天或是阴天的情况下，这类夜视装置便无法使用。

科技P08-P17┃吉彦杰袁圣敏从最巨大的建筑到最小的零件，从最坚硬到最柔软的材料，人类一直致力于超越各种“之最”。

现在，“最轻材料”这一纪录又被科学家超越了。

日前，中国刷新了世界新材料领域的一项纪录———浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出的一种超轻气凝胶创造了目前世界上“最轻材料”的新纪录。

世界最轻材料中国造︱︱︱﹃碳海绵﹄或成材料领域新宠我国的石墨储备非常丰富，占全世界的2/3。

科学家一直在探索石墨高效利用的方法。

“把石墨变成石墨烯（一种由碳原子构成的单层片状结构），其价值可以上升数千倍。

”高超的课题组经过五六年的探索，制备出了一维的石墨烯纤维和二维的石墨烯薄膜。

一种新材料的诞生往往能够带动一个大规模的产业发展。

这一次，在这一尖端科研领域里，中国人走在了世界前列，国人为之振奋。

网络上，大家已经开始热切地猜想各种可能的应用了：环保、航天、飞艇、3D打印……在这热切期许的背后，是中国在先进材料领域科研力量实实在在的增强。

我们在关注这项突破本身的同时，也期待未来在尖端领域中，能够出现更多中国人的身影。

“真身”揭秘学名：全碳气凝胶。

昵称：碳海绵。

物态：固态。

特长：极轻、高弹、超强吸附。

籍贯：浙江大学高分子科学与工程学系高超教授的课题组。

来历：将含有石墨烯和碳纳米管两种纳米材料的水溶液在低温环境下冻干，去除水分、保留骨架。

前辈：气凝胶是入选吉尼斯世界纪录的最轻的一类物质，因其内部有很多孔隙，充斥着空气而得名。

1931年，美国科学家用二氧化硅制得了最早的气凝胶，外号“凝固的烟”。

2011年最轻材料纪录———镍气凝胶，密度为0.9mg/cm3（美国）；2012年最轻材料纪录———石墨气凝胶，密度为0.18mg/cm3（德国）。

如今，浙江大学高分子系高超教授的课题组制备出了一种超轻气凝胶———它刷新了目前世界上最轻材料的纪录，其弹性和吸油能力令人惊喜。

这种被称为“全碳气凝胶”的固态材料密度为0.16mg/cm3，仅是空气密度的1/6。

双光融合热像系统IR LLL fusion night vision system近年来，随着科学技术的不断发展，夜视装备已经实现了小型化、轻量化，战术性能也得到了大幅提升，成本也有了大幅下降。

现在，各生产厂商仍在不断引进新的技术，继续提高夜视装备的灵活性、易用性和可集成性。

本文对世界主流夜视装备的最新发展进行了系统介绍。

文章编译如下：曾几何时，夜视装备还是一种很笨重的玩意，而且只有少数运气好的人员配备了这种装备。

不过，随着时间推移，夜视装备的大小和价格都降了下来，配备夜视装备的人员也多了起来。

然而，尽管人们在夜视装备的改进上已经取得了很大进展，但新的夜视系统仍然需要继续改进，以增强灵活性，使之易于与现有装备集成且便于操作。

尽管正在从阿富汗撤军，但美国仍然会是夜视装备的最大消费者。

今年初，国际预测公司（Forecast International）预测，美军将在光电系统采购上投入135亿美元，在2022年之前购买近29.6套设备。

在这当中，美国将在2018年之前投入11亿美元购买夜视装备。

技术融合和美国取得的进展图象增强（I2）技术和热成像（TI）技术融合是夜视装备最重要的发展方向之一。

图象增强设备可以捕获星星、月亮或人为光源发出的微弱环境光，并其放大数千倍。

这种设备的优势在于重量轻、体积小，相对而言价格和能耗都比较低。

另一方面，热成像设备收集热源放射出来的红外线，并生成电子图像。

热成像设备的工作不依赖于环境光，因此可以用在最漆黑的环境中，也可用在有烟或有雾的环境中。

不过，热成像设备的价格很昂贵。

第一个真正的单设备I1/TI多光谱图像融合解决方案是ITT Exelis公司的AN/PSQ-20增强型夜视镜（Enhanced Night Vision Goggle，ENVG）。

ENVG通过光学叠加整合了两种类型的成像技术，于2008年进入美军服役。

这种夜视镜具有很高的灵活性，士兵可以选择使用叠加模式或单独模式。

石墨烯及上市公司简介(2010-05-07 16:09:09)石墨烯材料是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器，锂离子电池方面，由于其高传导性，高比表面积，可适用于作为电极材料助剂。

石墨烯是目前发现的强度最高的材料，可以设计、制备高性能复合材料，还将赋予复合材料优良的导电、抗静电性能等，其应用范围广阔。

石墨烯市场售价大约每克5000元，是黄金的十多倍。

另外，美最权威媒体华盛顿邮报称：美联邦插手石墨烯，拨款45亿美元并划拨专属地区硅谷，由美国防部督导，当地再补贴13亿美元共同推进石墨烯应用研究。

这是自冷战军备竞赛后，美联邦罕见插手行业科技研究推广，其意在于打造后硅谷时代，保持美绝对领先优势。

有意思的是为什么选择石墨烯？为什么美联邦插手？诺奖得主建议俄罗斯投资石墨烯。

大国科技的较力的新战场就是石墨烯。

石墨烯被证实是世界上已经发现的最薄、最坚硬的物质。

美国哥伦比亚大学两名华裔科学家最近发现，铅笔石墨中一种叫做石墨烯的二维碳原子晶体，竟然比钻石还坚硬，强度比世界上最好的钢铁还要高上100倍。

其厚度只有0.335纳米，把20万片薄膜叠加到一起，也只有一根头发丝那么厚。

单层石墨烯几乎透明，其分子排列紧密，即使原子尺寸最小的氦也不能通过。

美国机械工程师杰弗雷·基萨教授用一种形象的方法解释了石墨烯的强度：如果将一张和食品保鲜膜一样薄的石墨烯薄片覆盖在一只杯子上，然后试图用一支铅笔戳穿它，那么需要一头大象站在铅笔上，才能戳穿只有保鲜膜厚度的石墨烯薄层。

石墨是一类层状的材料，它是由一层又一层的二维平面碳原子网络有序堆叠而形成的。

由于层间的作用力较弱，因此石墨层间很容易互相剥离，形成薄的石墨片，这也正是铅笔能在纸上留下痕迹的原因。

这样的剥离存在一个最小的极限，那就是单层的剥离，即形成厚度只有一个碳原子的单层石墨，这就是石墨烯。

◆石墨烯应用前景1、“太空电梯”缆线：据科学家称，地球上很容易找到石墨原料，而石墨烯堪称是人类已知的强度最高的物质，它将拥有众多令人神往的发展前景。