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超重力法制备石墨烯技术
石墨烯作为化工新材料是目前的研究热点,其规模化制备是难点。超重力旋转床作为一种新型反应器,在化工过程强化等领域具有总要的应用,且无明显放大效应。以超重力旋转床作为石墨(氧化石墨)剥离和还原的反应器制备石墨烯,具有效率高、产品质量及应用性能好等特点。目前已达到中试水平。 本技术属于石墨烯制备技术领域,具体涉及到用超重力法以石墨为原料制 备高性能石墨烯的方法。石墨烯是目前发现的唯一存在的二维自由态原子晶体,是构成石墨、碳纳 米管、富勒烯等碳材料的基本结构单元,具有优良的导电性、导热性、高强度、 高透明度和超大的比表面积及良好的生物相容性,在复合材料、电子器件、电 能储存装置、生物传感器、催化剂载体等领域具有良好的应用效果及前景,是 目前最热研究领域之一,也有大量的潜在需求。实现其高性能低成本规模化制 备是其应用的前提和保障,因此更是人们关注和研究的焦点。 现有的石墨烯制备方法很多,如:机械剥离、化学气相沉积、液相剥离法、 化学氧化-剥离-还原、碳纳米管切割以及完全有机合成等。在这些方法中,机 械剥离法虽然能得到高性能的石墨烯,但产量很小,主要用于科学研究;化学 气相沉积法虽然可合成量较大的产品,但设备复杂且成本较高,限制了其应用; 完全有机合成法得不到大面积的石墨烯片。低成本剥离法和化学氧化-剥离-还 原法通常以廉价的石墨为原料,在低温常压下进行制备,其成本较低且易放大规模,是石墨烯规模合成的重点研究方向。 目前用于剥离的装置主要有超声波清洗器、微波炉、球磨机、超临界装置 等。在这些装置中,超声波清洗器虽然使用的最多,但其剥离时间长、产率低、 对石墨烯片的晶体完整性和结构破坏大,影响其导电性和其他应用性能;微波炉剥离利用微 波炉加热集中、功率大的特点,加热使石墨或预氧化石墨迅速膨胀,达到剥离 的效果,该方法过程较为剧烈,产物损失不可控,而且所得到的石墨烯缺陷较多;球磨机制备出来的石墨烯片小;超临界装置制备成本高、需要反复多次剥离才能达到较好的效果, 不适于规模化连续生产)。所以如何找到一种可以大规模剥离且对石墨烯性能影响小的剥离方 法和装置是本领域需要解决的一个问题。 超重力技术是利用比地球重力加速度大得多的超重力环境对传质、传热过 程和微观混合过程进行强化的新技术,在地球上通过旋转产生模拟的超重力环 境而获得。它能够大幅度提高反应的转化率和选择性,显著地缩小反应器的体 积,简化工艺、流程,实现过程的高效节能,减少污染排放。在超重力旋转床 内气体呈连续相均匀分布,液体被分散成大量的液滴、液丝和液膜,具有极大 的比表面积。研究表明:在超重力环境下相间传质速率比传统塔器提高1~3 个数量级,微观混合和传质过程得到极大强化。超重力过程强化技术已被大量 用作需要对相间传递过程进行强化的多相过程,和需要对相内或拟均相内微观 混合强化的混合与反应过程,并达到了工业化水平或中试水平。目前还没有出 现过将超重力技术应用在石墨领域的例子。 本项目要解决的技术问题是提供一种超重力法制备石墨烯的方法;通过对 石墨进行预处理,使石墨的层间距增大,之后在超重力旋转床中剥离预处理石 墨,得到石墨烯;该制备方法简单易行,低成本、高产量,适合大规模生产, 具有广泛的应用前景,该方法制备的石墨烯具有很高的导电率和极少的缺陷。 本发明提供一种超重力法制备石墨烯的方法,包括以下步骤: 1)以石墨为原料,对石墨进行预处理,使石墨的层间距增大,得到预处 理石墨; 2)在超重力旋转床中剥离预处理石墨,得到石墨烯。
北京化工大学 2021-02-01
高新能石墨烯导电油墨制备
成果介绍目前,石墨烯基墨水的制备主要有两种方案。一种是以氧化石墨烯为前驱体制备墨水,喷墨打印后对绝缘的氧化石墨烯图案进行还原得到还原的氧化石墨烯进而恢复其电性能。另一种方案是以石墨烯为导电墨水的溶质,加入分散剂、粘结剂、导电助剂等配置墨水实施打印。由于第一种方案中采用的柔性基底承受温度一般在400℃以下,导致其导电性无法进行大幅度提高,而较高的温度是修复缺陷的有效方法,所以本产品是通过调配低缺陷的RGO、粘结剂、导电助剂、溶剂等成分来制备石墨烯基导电墨水。本产品将石墨烯优异的物理性质与印刷电子高效、绿色、大面积以及低成本等优势相结合,制备了一种导电性、成膜性优异的石墨烯基墨水。技术创新点及参数本产品采用高分子材料(如PET、PDMS、SEBS等)作为柔性基底,选用上述体系的导电墨水通过印刷或喷墨打印的方式制备高导电、尺寸可调、形状可调的石墨烯基导电材料。简单绿色的制备工艺、优异的导电性使其适用于多个领域,如对高分子基底表面进行等离子亲水性处理制备均匀且灵敏的传感器,以叠层的形式贴合在皮肤表面,以织物中RFID为接收器,用以监测人体的呼吸、运动以及心率,保证人们的生命安全;还可以凭借其较低的表面方阻、大尺寸可共形的特点用于大型通讯设备或可穿戴通讯设备的电磁防护。市场前景导电墨水主要分为金属系导电墨水和碳系导电墨水等,目前市场上使用最多的是银纳米材料的导电墨水,但其原料价格过于昂贵; 而铜系导电墨水虽然原料价格相对较便宜,但容易被氧化的性质也在一定程度上限制了其应用。目前市售的碳系墨水电阻率普遍偏高。利用石墨烯制备高性能的网版印刷墨水有望获得与银导电墨水相当的导电性、更好的易用性和稳定性,同时降低墨水成本,从而促进柔性印刷电子技术的发展。而利用高质量的RGO作为导电填料的来源,成本低,易于大规模、大面积制备,其具备了产业化的要素。实施条件未来,利用石墨烯制备高性能的网版印刷油墨有望获得与银导电油墨相当的导电性、更好的易用性和稳定性,同时降低油墨成本,从而促进柔性印刷电子技术的发展。而利用高质量的RGO作为导电填料的来源,成本低,易于大规模、大面积制备,其具备了产业化的要素。
东南大学 2021-04-13
一种石墨烯/银量子点/氮化镓双向发光二极管
本实用新型公开了一种石墨烯/银量子点/氮化镓双向发光二极管,该发光二极管是自下而上依次有蓝宝石衬底层或硅衬底层、氮化镓层、银量子点层、石墨烯层,在氮化镓层上还设有侧面电极,在石墨烯层上设有正面电极,所述的氮化镓层厚度为2~10μm;本实用新型的石墨烯/银量子点/氮化镓双向发光二极管利用银量子点表面等离子体增强发光,同时结合石墨烯材料的高透光性、高导电性和氮化镓优异的发光性能,正反偏压下均可发光且波段多样,亮度高,制备工艺简单,成本低。
浙江大学 2021-04-13
高性能单层石墨烯的绿色生产技术
项目简介: 石墨烯具有优异的导电性和机械性能,在锂电、超级电容器等方面有广阔的应用前景,但国内市场化的石墨烯以多层为主,性能优异的单层石墨烯价格昂贵。本项目开发了一种绿色、低成本、可大规模制备的高性能单层石墨烯技术,工业前景广阔。社会经济效益:低成本、高性能、无污染、应用广、可实现大规模生产。创新点:绿色环保、成本低、性能优异、适宜规模化生产。
西安交通大学 2021-04-11
基于石墨烯的 MEMS 压力传感器
基于石墨烯的 MEMS 压力传感器,属于微机电系统(MEMS)的压力检测器件,解决现有 MEMS 压力传感器尺寸较大,灵敏度有限的问题。本实用新型包括基底、绝缘层,所述基底表面氧化形成绝缘层,绝缘层内刻蚀出空腔,绝缘层上表面覆盖石墨烯薄膜,将所述空腔封闭,石墨烯薄膜为 1~5 层;所述石墨烯薄膜边缘沉积两个金属电极,两个金属电极上分别焊接有导线。本实用新型采用石墨烯薄膜构成 MEMS 压阻式压力传感器,制备方法简单,可靠性好,压力传感器体积更小,从微米尺度变为纳米尺度,灵敏度更高,在 1~5 层内增
华中科技大学 2021-04-14
超级电容器用三维中孔纳米笼状碳材料的一步法制备方法
(专利号:ZL 201410081879.7) 简介:本发明公开一种超级电容器用三维中孔纳米笼状碳材料的一步法制备方法,属于碳材料制备技术领域。该方法是以有机金属配位化合物为碳源和模板,氢氧化钾为活化剂,两者研磨混合后转移至陶瓷坩埚中,采用微波加热制得超级电容器用三维中孔纳米笼状碳材料。所得三维中孔纳米笼状碳材料的比表面积介于1041~1595m2/g之间,总孔孔容介于0.79~1.52cm3/g之间,平均孔径介于3.05~4.88nm之
安徽工业大学 2021-01-12
三维真彩色喷绘机器人
项目简介: 本项目设计了三维真彩色喷绘机器人,实现了全真地形模块加工 和喷墨全过程的整套核心技术,为大幅面三维真彩色喷绘系统产品化 提供了有力支撑。
南开大学 2021-04-11
三维人脸识别系统3D-FRS
生物特征识别是模式识别、图像处理、人工智能等学科领域的一个前沿研究方向,是涉及国家社会公共安全的战略高技术,同时也是电子信息产业新的增长点。从今年开始,我国已经开始计划在第二代身份证和电子护照中嵌入生物特征信息以提高个体身份认证的可靠性,生物特征识别技术在国家的人口管理、安全反恐、机场安检、出入境边检、门禁与安全系统、权限控制、对象监控、金融防伪、电子商务、社保福利等领域发挥重要作用。
东南大学 2021-04-10
矿用三维激光数字测量仪项目
三维激光数字测量技术是一种集激光测距传感器、控制模块、三维数字建模等高新技术的新型空间测绘技术。其硬件主要包括:激光发射接收器(脉冲法),步进电机(垂直方向、水平方向),角度编码器,控制器,倾斜补偿器,手持式PDA,电源等组成;控制模块:仪器自检、调平、校准,参数设置,数据传输,数据处理,文件储存(数据格式转换),数据输出,误差分析等;数据处理:点云数据采集,点云特征描述与提取,点云数据拼接,图像切割,数据除噪,点云曲面重建、可视化等。 项目设计的产品是一种三维激光数字测量仪,是与岩体三维激光数字测量系统配套使用的全新的空间三维信息获取手段,可用于矿业工程、地铁工程、铁(公)路隧道工程、水利工程、地下储油库、人防工程、土木工程测量,能够为客户提供“硬件+数据+软件+解决方案”的全产业链服务。 三维激光数字测量技术是一种快速直接获取被测目标表面模型的技术,最终目的就是要建立被测目标的数字化的精确三维模型以服务于工程建设各个领域。由三维激光数字测量技术进行数据采集之后,获取的是目标表面高密度的点云数据,进而对被测目标表面的完整、清晰的表达。将采集到的点云数据进行优化,其实质就是如何将“点”变为“体”的过程。点云重建复原了被测目标的真实形状且对其表面模型进行数字化表达,对后继算法的实施、算法效率的优化、最终模型的生成以及信息的正确提取。 技术指标:测量距离:100m、150m、500m、1700m;采样频率:200Hz;测量误差:20mm;视角:360°×270°;测距方法:脉冲法;重量:6kg 大规模推广三维激光数字测量仪的应用领域及应用规模,建成国内领先的三维激光数字测量软硬件创新与研发基地,推动我国三维激光数字测量技术创新和产业发展。产品定位:打造具有自主知识产权,技术含量达到国际先进水平的产品。 产品市场定价在25~30万元。与国外同类产品比较,具有很高的价格优势。 该产品能够快速量测被测三维空间,建立三维空间模型,并计算三维空间体积、稳定性分析、数值计算等,为工程的稳定性和安全性分析提供技术保障。填补国内技术空白。
东北大学 2021-04-11
用于体视三维显示图像生成系统及方法
本发明公开了一种用于体视三维显示图像生成系统及方法。配合光场重建和视场拼接的显示原理获取现有大部分体视三维显示系统的图像源。生成系统包括二维显示单元阵列、透镜阵列、孔阑阵列、定向散射屏、精密导轨、图像采集系统及计算机。生成方法步骤包括:循环扫描显示点;图像采集系统捕获识别;获取映射坐标关系;视角图像源变换;移动图像采集系统重复操作;对各图像进行叠加获取最终显示所需的图像源。本发明视具体的三维显示装置不同而采用灵活且操作性强图像处理方法,优点在于可用于基于平板显示器或多投影的体视三维显示系统中获取图像源。该系统及方法综合考虑了系统成像像差与系统精度问题,可在较低的计算复杂度下获得校正过的图像。
浙江大学 2021-04-11
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