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石墨烯小教室3
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口罩肺炎|城大研發石墨烯口罩 病毒黏上10分鐘後失去活性撰文:陳家怡2020-09-08 17:29最後更新日期:2020-09-08 23:50一般外科口罩並不抗菌,口罩上細菌和病毒可存活多個小時,或有二次感染的風險。香港城市大學團隊研發出嶄新技術,以低成本快速製造抗菌的石墨烯口罩。石墨烯口罩經過兩種人類冠狀病毒的初步測試,在陽光照射下,石墨烯可令全部病毒在十分鐘後失去活性,口罩將進行新冠病毒測試,預料日後可生產成即棄口罩和可重用口罩,對抗疫情。葉汝全表示,石墨烯口罩成本視乎原材料,估計售價會是外科口罩和N95口罩之間。(黃寶瑩攝)城大化學系助理教授葉汝全和團隊全球首次引用直接激光打印轉換的技術製造石墨烯模,研發口罩,能低成本快速製造抗菌口罩。(黃寶瑩攝)石墨烯口罩在陽光照射下,激光感生石墨烯可令兩種人類冠狀病毒在十分鐘後全部失去活性,口罩將進行新冠病毒測試。(黃寶瑩攝)石墨烯口罩在陽光照射下,激光感生石墨烯可令兩種人類冠狀病毒在十分鐘後全部失去活性,口罩將進行新冠病毒測試。(黃寶瑩攝)口罩在陽光照射下 10分鐘失活性激光感生石墨烯材料有殺菌抗病毒的功能,在太陽的光熱作用下,可殺死幾乎全部細菌,包括大腸桿菌和空氣中的細菌,一般外科口罩在陽光下殺菌只達六至八成。口罩經過兩種人類冠狀病毒的初步測試,激光感生石墨烯在陽光照射下可令全部病毒在十分鐘後失去活性,材料有助對抗新型冠狀病毒,口罩在10月至11月將進行新冠病毒測試。團隊研究在去年9月開始研究,發現以二氧化碳紅外線激光系統直接照射市面出售的一種塑膠材料聚酰亞胺薄膜,或其他生物材料,可生產立體的多孔石墨烯,能夠快速簡易地製造口罩。以這種直接激光打印轉換的技術製造石墨烯模,可將生產石墨烯和設定形狀的工序合而為一,節省時間和成本,可將大部份含碳的材料,包括纖維和紙張轉化為石墨烯。比起傳統生產石墨烯工序,這項技術條件簡單,在室溫環境可製造,而且產生的污染極低,相對環保。直接激光打印轉換的技術可調教石墨烯孔口的大小,令口罩方便呼吸。葉汝全相信,石墨烯口罩過濾病毒能力和外科口罩相若,更有抗病毒功能,有待通過認證測試,對人體安全。他指出石墨烯可生產成即棄口罩和可重用口罩的濾芯,大約可洗10次。基於環保,他表示傾向生產可重用的石墨烯口罩,但目前未和生產商有相關計劃,希望可盡快推出市場。另外,葉汝全表示石墨烯可用作發電,戴上石墨烯口罩呼吸造成的電勢差可以發電,使用口罩一般時間後,濕氣發電裝置亦可透過電勢差的改變檢測口罩被污染的程度。 https://www.graphenepower.com.tw/hot_367877.html 口罩肺炎|城大研發石墨烯口罩 病毒黏上10分鐘後失去活性 2022-08-16 2023-08-16
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鉅亨網編輯江泰傑2020/07/18 12:305G散熱新趨勢:VC+石墨烯(圖片:AFP)散熱5G手機石墨手機在功能機時代由於功能簡單,運算負載低,相對而言散熱問題並不是關鍵。隨著手機發展進入智慧化時代,手機性能高速提升、功能越來越強大。同時在追求輕薄短小及高續航力的需求之下,智慧手機功耗急劇增加,如何有效防止零組件過熱進而造成系統出錯,就成為各家大廠投入焦點。現今高階智慧手機散熱主要採用以超薄均熱板 (VC) 為主,搭配石墨及石墨烯等散熱技術為輔的散熱組合方案,而中階機型則是使用熱導管結合石墨散熱的方案,至於低階機型主要純粹利用石墨散熱為主。 資料來源: 電子材料圈石墨散熱片分為天然和人工兩大類,天然石墨散熱片具有高導熱性、易加工、柔韌、無氣體液體滲透性等特性,優點是不易老化和不易脆化,缺點則是不易做到太薄。至於人工石墨散熱片的優點則是能做到超薄,散熱效果相對較佳,缺點則是價格偏高,但是在手機市場越來越追求高品質的趨勢下,人工石墨散熱片備受青睞。不過在 VC、石墨烯等散熱技術的主導下,石墨散熱片在智慧手機,特別是 5G 手機的主導性漸漸被削減,但仍會以輔助散熱的形式存在於智慧手機內。主流 VC 均熱板VC 散熱的原理與利用熱導管類似,差別在於熱導管只有單一方向的線性導熱,而 VC 則相當於從「線」擴大至「面」的提升,可以將熱能向四面八方傳遞,有效強化散熱效率。根據 PConline 提供的資料顯示,熱導管散熱的導熱係數為 5000~8000 W/(m×k),而 VC 導熱係數則可以達到 20000 W/(m×k) 以上。同時 VC 散熱面積更大,可以覆蓋更多熱源區域達到整體散熱,且 VC 更加輕薄,符合目前手機輕薄化、空間利用最大化的發展趨勢。  (資料來源: PConline) 熱導管散熱與 VC 散熱原理對照石墨烯 5G 世代散熱新選擇近幾年石墨烯一詞大行其道,迅速在科技業成為一種顯學。石墨烯除了在電池上的應用外,其也憑藉優異的導熱、快速散熱 (與空氣對流) 及材質輕柔等特性,被認為是一種競爭力強的散熱材料。石墨烯有高的熱傳導效率,單層懸空的石墨烯熱傳導效率高達 5300W/(m×k),遠遠高於傳統金屬散熱材料如銅 (約 400W/(m×k)) 和鋁 (約 240W/(m×k))。而各品牌廠今年推出的旗艦新機在散熱模組中,已大量導入石墨烯材質,如小米 10 系列手機採用 VC + 石墨烯 + 6 層石墨的三明治散熱系統、三星 Galaxy S20 Ultra 採用 VC + 石墨 + 高導碳纖維墊片的散熱方案、華為 P40 pro 則採用 VC+3D 石墨烯的散熱模組。綜合上述來看,過去手機散熱方案難以單獨滿足 5G 手機的散熱需求,以 VC 為主,加上石墨及石墨烯為輔的散熱系統漸漸成為主流散熱方案。美、日大廠掌握石墨關鍵技術在石墨散熱領域,美國、日本廠是產業領導者,即便陸廠在石墨烯散熱領域,擁有專利及礦產資源的優勢,但以技術的質量來看,與美日大廠仍有段差距。根據 TrendBank 提供的資料顯示,目前石墨散熱膜的主要原材料 PI 是被美國杜邦、韓國 SKC Kolon、日本 Kaneka、宇部興產、台灣達邁等廠商壟斷。至於石墨散熱膜則是由日本松下、Kaneka、美國 Graftech 等主導。陸廠則有碳元科技、北京中石、思泉等企業投入生產。散熱重要性推升產業前景在 5G 手機耗能大幅上升的背景下,散熱產業在未來擁有廣大的市場成長空間。在 5G 手機散熱領域中,單一的散熱材料難以滿足 5G 手機的散熱需求,新型散熱材料、立體散熱設計可望得到大規模應用,VC + 石墨 / 石墨烯的散熱組合未來將成為 5G 手機的新趨勢。 https://www.graphenepower.com.tw/hot_359482.html 〈分析〉一文看懂5G散熱新趨勢:VC+石墨烯 2022-08-16 2023-08-16
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彎曲 180 度也不影響性能,石墨烯超級電容有助穿戴式設備、電動車作者 Daisy Chuang | 發布日期 2020 年 02 月 19 日 14:15 | 分類 能源科技 , 電力儲存又輕又薄、還可以任意彎曲,最近英國與中國科學家利用神奇材料石墨烯(graphene),一同研製出能裝在電動車、手機、穿戴式設備的超級電容,不僅可近乎對摺,5,000 次充放電循環後,還能保有 97.8% 的容量。超級電容充放電快速,又可以快速充電,但它有個重大的缺點,體積與儲存容量成正比,小型超級電容往往無法儲存大量的能源,而此次英國倫敦大學學院(University College London,UCL)與中國科學院科學家或許解決這個挑戰了。超級電容(supercapacitor)的儲電方式分為雙電層電容與偽電容,前者以高表面積的碳材料做為電極,電極材料只用來吸收電荷,並不會與電解質發生反應;後者則是運用電極表面與電解質間的電化學反應來儲存電量,儲電方式跟手機上的鋰離子電池較為相像。而該團隊以多層石墨烯製造出超級電容電極,新型石墨烯密集又多孔的結構特性能捕捉不同大小的電荷離子,而科學家透過多種技術表徵石墨烯材料後,發現當孔洞與電解質的離子恰好契合時,性能表現最好。科學團隊最佳化材料製作出兩片多層石墨烯薄膜後,再用膠狀物質包覆石墨烯薄膜以傳遞電荷,最終完成 6×6 公分的超級電容。研究指出,新型石墨烯超級電容不僅穩定又可撓,還可以為數十盞 LED 供電。除此之外,新型電容彎曲角度可達 180°,5,000 次充放電循環後,也能保有 97.8% 的容量。論文第一作者 Zhuangnan Li 表示,即使彎曲 180 °也不會影響性能,且因為超級電容不含液態電解質,也不會有爆炸的風險。新型材料讓超級電容同時具備高功率密度與高能量密度,前者決定了充放電速度、後者則是影響用電量,Li 表示,而魚與熊掌不能兼得,通常科學家只能二選一,因此這項研究可謂一大突破。根據研究,超級電容的體積能量密度為 88.1 Wh/L,除了遠高於過去技術的 5-8 Wh/L,也比鉛酸電池的 50-90 Wh/L 還要高,功率密度也比鉛酸電池高兩倍達 10,000 W/L。UCL 數學物理科學院院長 Ivan Parkin 表示,新型超級電容可快充與控制輸出,同時擁有出色的耐用度和靈活性,團隊認為這項技術非常適合用於小型電子產品和電動車的開發。目前研究已發表在《Nature Energy》。Fast-charging, long-running, bendy energy storage breakthrough(首圖來源:UCL) https://www.graphenepower.com.tw/hot_359481.html 彎曲 180 度也不影響性能,石墨烯超級電容有助穿戴式設備、電動車 2022-08-16 2023-08-16
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眾所期待。萬眾矚目GP石墨烯快乾衣系列  ~正式上架~GP石墨烯雙穿面穿快乾衣(男款/女款)石墨烯印染全新應用不用擔心選擇障礙,同件衣服雙面可穿正面穿,利用環境熱能加速布料上的汗水蒸發反面穿,透過與皮膚接觸吸收並維持身體溫度GP石墨烯快乾POLO衫(左開領/右開領)石墨烯印染全新應用利用環境熱能加速布料上的汗水蒸發POLO衫剪裁,修身版型,工作休閒都適合有「左開領」跟「右開領」兩種選擇GP石墨烯快乾短版圓領衫(女款)石墨烯印染全新應用利用環境熱能加速布料上的汗水蒸發短版剪裁搭配寬褲短裙都好看,上班休閒皆適合 https://www.graphenepower.com.tw/hot_349775.html GP石墨烯快乾衣系列~正式上市~ 2022-08-16 2023-08-16
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據北京日報4月1日刊文稱,中國航發航材院日前研發出石墨烯口罩,性能優於普通熔噴布口罩。 目前,市場上能見到這款石墨烯口罩嗎? 據此,科技日報記者致電中國航發航材院,回稱目前只是處於試驗階段,所生產的產品僅限在內部職工使用,尚未到上市階段。 從長遠看,口罩將進入家庭日常消費必備清單。石墨烯口罩究竟採用的什麼原理,防病毒效果是否更具優勢?科技日報記者採訪了有關專家。 常規的醫用外科口罩是3層防護結構,簡稱為SMS結構。最外層有阻水作用,可防止飛沫進入口罩裏面;中層有過濾作用,可阻隔>90% 的5μm 顆粒;近口鼻的內層用以吸濕。 高品質的口罩之所以能有效阻隔病毒,最關鍵的材料是採用了熔噴無紡布。這種熔噴無紡布由聚丙烯製造而成,是一種超細靜電纖維,最大的特點是經過駐極處理后,會擁有靜電吸附能力。呼吸的氣流通過無紡布時,空氣正常通過,而所有的粉塵和含毒飛沫,全部被靜電吸附。 「而石墨烯口罩是在構成普通口罩的紡粘無紡布之間的關鍵過濾層中,創新應用了新型石墨烯聚丙烯熔噴布材料而形成的新型防護口罩。」中國航發航材院科研人員說。 資料顯示,石墨烯是由單層碳原子組成,厚度僅為0.35納米,是目前世界最薄的二維多功能納米材料。具有優異的光學、電學、力學特性,在航空航天、能源、生物醫藥等領域具有重要的應用前景,被科學家公認為下一代革命性、戰略性材料。石墨烯及其衍生物具有優異的廣譜抗菌抗病毒能力、較好的生物相容性、製備工藝簡單等優點。 西安交通大學教授楊建鋒分析說,石墨烯有兩個顯著優點,其一是體積微小而表面能高;二是端面結構不完整,相當於帶電,阻擋更好。從這些性能看,增添了石墨烯的聚丙烯熔噴布材料應該比普通口罩靜電吸附功效更高,理論上其使用壽命可以做到更長。 楊建鋒認為,大量的石墨烯,若非刻意沒排列,就是雜亂無序,加之石墨烯本身特有的端面結構不完整,表現在熔噴布上,可以表現為天然的「納米刀」。 據北京日報消息稱,在自然呼吸的作用下,石墨烯可以破壞病菌的細胞壁,起到良好的殺菌作用。病毒並沒有細胞結構,這些「納米刀」破壞病菌的細胞壁有何作用? 醫學常識表明,病毒之所以沒有細胞結構,是由於沒有實現新陳代謝所必需的基本系統,所以病毒自身不能複製。但是當它接觸到宿主細胞時,便脫去蛋白質外套,它的核酸(基因)侵入宿主細胞內,藉助後者的複製系統,按照病毒基因的指令複製新的病毒。 「從病毒接觸宿主可複製的原理講,採用『納米刀』,對有效阻擋宿主自身攜帶病毒的傳染更具優勢。」北京航天總醫院一位醫生謹慎表示。 據前述北京日報消息,新型石墨烯口罩的使用時間超過48小時,是傳統口罩的12倍以上,且新型石墨烯口罩在連續佩戴48小時後過濾效能僅降低4%,目前可實現日產規模20萬隻。 據了解,該款口罩目前處於試驗階段,尚未上市階段。 科技日報記者 矯陽 來源:科技日報 https://www.graphenepower.com.tw/hot_345217.html 石墨烯口罩性能更優?研發單位:尚處於試驗階段 2022-08-16 2023-08-16
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科技新報發布時間 2019年8月28日00:08See detail神奇材料石墨烯雖然還無法大規模商業化,但確實有各種潛在用途,比如穿戴式感測器、太陽能電池、神經義肢等;現在,美國布朗大學團隊又發現了這材料令人驚訝的新用處:防止蚊蟲叮咬。石墨烯是目前世上最薄但最堅硬的奈米材料,且導熱係數高達 5300 W/m·K,比排名第二的金剛石高了 2 倍不止;同時又是世上電阻率最小的材料,說明電子移動速度極快,因此可用來發展更薄、導電速度更快的新一代電晶體(transistor)。除了電晶體,石墨烯在陶瓷、電腦晶片、DNA 測序(DNA sequencing)甚至肥皂等方面都有展露頭角的機會。而最近,布朗大學科學家召募了一群受試者接受挑戰,首先在手臂某塊皮膚塗上一層透明的石墨烯薄膜,接著勇敢暴露在群蚊亂舞的封閉空間。雌蚊是藉由特殊的感應器來尋找獵物,牠們對二氧化碳、熱及汗水非常敏感,因此能在一定距離內尋找恆溫動物(哺乳類、鳥類)叮咬。實驗觀察結果表明,很少蚊子會停留在已乾燥的石墨烯薄膜上,代表石墨烯干擾了雌蚊感應器的能力;當薄膜未乾透時,有些蚊子落在薄膜上,然而當蚊子試圖叮咬時,會發現根本無法咬穿石墨烯這種又薄又堅韌材料的防衛。雖然以目前的技術而言,開發石磨烯一次性噴霧的成本有點嚇人,但研究人員認為,這項發現能促使研發出新型防蚊衣,幫助熱帶地區降低病媒蚊傳播疾病的發生率,比如黃熱病、登革熱等,也可以減少頻繁噴防蚊液的次數。新論文發表在《美國國家科學院院刊》(PNAS)。 https://www.graphenepower.com.tw/hot_340341.html 超強材料石墨烯新用途:干擾蚊子感應器的防蚊衣 2022-08-16 2023-08-16
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人們知道, 2010年的諾貝爾物理獎頒發給了在英國曼徹斯特大學的兩位科學家—安得列·蓋姆 (Andre Geim) 和 康斯坦丁·諾沃肖羅夫( Konstantin Novoselov), 表彰他們對石墨烯 (Graphene)研究的卓越貢獻。作為碳組成的一種結構, 石墨烯是一種全新的材料, 它不單是其厚度達到前所未有的薄 (是人們發現的第一種由單層原子構成的材料),而且其強度非常高 (其碳原子結構非常穩定)。同時, 它也具世界上最小的電阻率,導電性是銅的一百萬倍。在導熱方面, 更是超越了目前已知的其它所有材料。石墨烯近乎完全透明並柔軟,但其原子排列之緊密,連具有最小分子結構的氦都無法穿透它, 現已被稱為是21世紀最為顛覆的材料。近年來,石墨烯及其衍生物在生物醫學, 包括生物元件, 生物檢測, 疾病診斷,腫瘤治療, 生物成象和藥物輸送系統被各種研究, 使其成為納米生物醫學領域的熱點。 石墨烯還具有諸多引人矚目的光學屬性。IBM 的研究人員已發現, 石墨烯能吸收和輻射高達 40% 的遠紅外線。人體也是一個天然的紅外線輻射源,其輻射頻帶很寬,無論膚色如何,活體皮膚的發射率為 98%,其中 3-50 微米波段的遠紅外線的輻射約占人體輻射量的 46%。人體同時又是良好的遠紅外線吸收體,其吸收波段以 3-15 微米為主,剛好是在遠紅外線的作用波段。人體遠紅外線的吸收機制是通過人體組織的細胞分子中的碳-碳鍵、碳-氫鍵、氧-氫鍵等的伸縮振動,其諧振波大部分在 3-15 微米,和遠紅外線的波長和振幅相同,引起共振共鳴。石墨烯加熱發射的 6-14 微米遠紅外光波,能有激活身體細胞核酸蛋白質等生物分子等功能。 遠紅外纖維?遠紅外線纖維素材利用吸收自然界的光、熱或吸收、反射人體釋放出來的輻射熱,並轉換放出波長 8-14 微米的遠紅外線,此遠紅外線生育光波能滲透入人體內部,與人體水分子產生共振的狀態,可使皮膚及皮下組織產生熱反應和微血管擴張,對人體具蓄熱保溫特性。遠紅外線纖維發展已多年,傳統生產上使用陶瓷作為高效能之遠紅外線材料,是眾所皆知而且被廣泛使用,卻有其缺點,因而迫使遠紅外線纖維一直未能廣泛被應用。a. 以陶瓷為材料添加所生產之纖維,非常容易磨損織針與機台絲導等設備,造成生產之織廠敬而畏之;b. 纖維顏色偏黃,影響布料淺色系列染色設計;c. 由於陶瓷粉末粒徑關係,不易生產纖維細度 dpf < 1 之產品,更不易搭配吸濕排汗或中空纖維等機能性斷面。市場上已經有了突破的遠紅外線纖維,部份纖維廠研究了取代一般陶瓷材料之複合性遠紅外線材料,並搭配納米研磨技術,成功的解決傳統所遇到之問題。以 Magic-O2 纖維產品為例,使用符合美國 FDA 認可之材料,生產出纖維色澤白、不損傷織針及可紡性優良之纖維。當然,對於蓄熱保溫之效果絲毫不減。 波長 8-14 微米的遠紅外線生育光波能滲透入人體內部,產生共振,產生熱反應和微血管擴張,促進血液循環。 石墨烯遠紅外線纖維有效嗎?紅外線纖維具蓄熱保溫效果及促進血液循環,有學理可循,但應用於服裝設計開發及機能性紡織品推廣,到目前為止都沒有被證明具備廣告所說的效果。遠紅外線是種低能量的不可見光,它對於各種物質的穿透能力其實是很低的。由物理實驗得知,遠紅外線對於 1mm 的玻璃,其穿透率約為 8%,而單層棉質布料也僅有 5% 的穿透率,所以遠紅外線幾乎不能穿透我們的日常衣著,也無法穿透床單巾被等。所以,坊間使用的遠紅外線治療儀在說明書中會註明:請移除照射部位的遮蔽物。是以如果訴求是遠紅外線紡織品,則需要貼身使用。 遠紅外線紡織品的能量來自於人體,其作用機理為:人體肌膚散發出熱能,能量經紡織品內的原紅外材料吸收後,轉化並釋出遠紅外線,再回補至人體肌膚。不過,如果沒有貼身使用,遠紅外線紡織品仍有可能吸收少量的體熱,而轉化釋放出來的遠紅外線卻會受到阻隔,無法回補到人體。所以,上述兩款遠紅外線紡織品與傳統聚酯紡織品其實改善率並不高。另外,坊間還有使用外接電源加熱的遠紅外線紡織品(如遠紅外線熱敷帶等),雖有明顯的熱感,它的作用原理其實與一般遠紅外線紡織品並無差異,但這類產品若直接緊貼皮膚穿戴,因為溫度控制不易,容易有悶熱搔癢的不適感;而若隔著衣服穿戴,遠紅外線則會被衣物阻隔,人體無法吸收,其熱感僅可當作一般熱敷帶使用,可惜失去了遠紅外線功能。更甚者是有些廠商由於對遠紅外線的基本物理性質不求甚解,而將遠紅外線能穿透衣物的錯誤觀念傳達給消費者,使得民眾誤將衣服被加熱的熱感當作遠紅外線的作用,付出高價代價卻毫無功效才是必須加以導正的。 這樣說下來,再來討論石墨烯遠紅外纖維就沒有太大意義了,因為市面上類似產品的設計根本就沒有符合這種功能要求。所以,石墨烯不該被拿來消遣。當然,我們也希望相關廠商不要再訴求該纖維具有「遠紅外線」功能來誤導消費者,或者最低水平也要提供「升溫、血流量及血流速」的檢測報告,否則還是乖乖說是具備「加溫」功能比較靠譜!   https://www.graphenepower.com.tw/hot_318332.html 真相丨所謂的石墨烯遠紅外纖維真的那麼神奇嗎? 2022-08-16 2023-08-16
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【吳碧娥╱北美智權報 編輯部】2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆(Andre Konstantin Geim)和康斯坦丁·諾沃肖洛夫(Kostya Novoselov),成功在實驗中從石墨中分離出石墨烯,證實它可以單獨存在,並在2010年拿下諾貝爾獎。隨著電子產品大量工業化後,面臨體積和散熱技術的瓶頸,各大廠商再次將厚望寄予石墨烯,華為、三星在石墨烯手機上互較高下,是2019年手機的一大亮點,石墨烯正式進入商業化量產階段,不再只是近身技術而已,各種石墨烯穿戴式的貼身產品紛紛出爐。由石墨烯旗艦計畫(Graphene Flagship)籌畫並獲得歐盟執行委員會(European Commission)與GSMA支持的Graphene Pavilion,在2019年世界行動通訊大會(MWC)上,展出超過20個基於石墨烯材料技術的原型裝置,包括行動裝置、健康監測及各項穿戴式裝置應用,這些原型和設備將可能改變未來的電信與人類生活。由西班牙光子科學研究所(The Institute of Photonic Sciences,簡稱ICFO)策劃的石墨烯旗艦計畫在MWC 2016中首次亮相,這是歐洲有史以來規模最大的石墨烯研究計劃,現在已經進入第四個年頭,在MWC2019展會上,展示了石墨烯如何實現全新的連接方式,從單一連接設備到構成物聯網生態系統的嵌入式處理器、傳感器和通訊硬體網路。根據Graphene Flagship與ICFO發布的訊息,石墨烯在防衛與安全、資料與行動通訊、顯示、能源與環境、食品與健康、物聯網(IoT)、太空、汽車與運輸、穿戴式裝置等應用極具壞性創新潛力,石墨烯將從實驗室環境轉移到工廠,並在人們的生活中發揮越來越大的作用。圖一、Graphene Flagship2019 年MWC的展示現場 (圖片來源:Graphene Flagship)在今年的MWC展會中,Graphene Flagship將焦點聚集在「未來電話」、「未來可穿戴式設備」,以及「未來家園」三大領域,參觀者可以親眼看到石墨烯技術如何提高互聯網連接速度,同時降低與數據傳輸相關的成本和能耗,進而改變通信業的面貌;同時也能改善健康相關穿戴式產品的準確度,並降低了功耗。圖二、2019石墨烯發展三大焦點 (圖片來源:Graphene Flagship)石墨烯將改變手機技術和電信,手機主要製造商已經在研究使用石墨烯來增強網路設備的各種可能性。從高速數據通訊到耐用複合材料、夜視鏡頭和音頻技術,石墨烯的可能性可說無窮無盡。石墨烯獨特的性能可與超寬頻(Ultra-wideband,簡稱UWB)通訊和低功耗相結合,滿足物聯網和即將到來的工業4.0需求,使得石墨烯設備成為5G、物聯網和工業4.0發展的關鍵因素。未來手機:石墨烯電池過去手機大廠都是仰賴大面積的金屬背板、限制最高溫度來控制手機散熱,隨著智慧型手機越做越輕薄,電池散熱和降低功耗勢必是要解決的大問題。2016年時,瑞典查爾姆斯理工大學(Chalmers University of Technology)Johan Liu研究團隊發現一種利用石墨烯薄膜冷卻電子產品的新方法,透過使用叠氮矽烷胺基增強石墨烯薄膜,成功將散熱效率提升到76%,該項研究為電子元件提供了新的熱能管理方案,利用在電子產品上能夠達到快速降溫的作用。石墨烯一躍成為終結手機鋰電池時代的秘密武器。2018年6月,大陸知識產權局公告了一項由華為與劍橋大學聯合申請的石墨烯散熱專利,專利顯示華為發明了一種官能化石墨烯及其製備方法,而在去年10月,華為推出的智慧型手機Mate 20 X,選擇了超大容量的5000mAh電池,搭載的就是由石墨烯加上「液冷散熱系統」(HUAWEI SuperCool)組合,主推高效散熱、低溫穩定運行,這也是石墨烯技術首次在智慧型手機上得到應用。華為2019年新推出榮耀Magic2手機,除了主打3D仿生感光技術,也繼續採用石墨烯散熱技術,解決遊戲玩家遇到遊戲體驗不流暢、長時間手持手機感到燙手的情况。圖三、華為石墨烯發明專利:「一種官能化石墨烯及其製備方法和聚有機矽氧烷」 (圖片來源:CNIPA(申請號:2017114556878))雖然華為首先將石墨烯技術應用在手機上,但三星卻搶先一步在2017年布局了基於石墨烯電池解決方案的專利,去年10月三星官方微博曾經分享「石墨烯電池,利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新能源電池。使充電容量增加45%,在60度高溫下仍可持續穩定,而且十幾分鐘就可以充滿電」,暗示三星已完成石墨烯技術研發,在短時間內可進行商用,2019年三星旗艦手機 Galaxy Note 10相當可能採用石墨烯電池,據稱充飽電只要12分鐘,成為三星新款手機的賣點。耳機也用石墨烯Nanene是一種採用專利製造方法生產的高品質少量石墨烯,具有可擴展性、成本效益、環保性,由英國曼徹斯特大學開發,並與英國石墨烯公司Versarien合作,目前已進入商用化階段, Versarien擁有可擴大生產規模的Nanene庫存。Versarien利用Nanene特性,以石墨烯塗層製造技術,創造了一種比傳統材料更薄更柔韌的耳機隔膜,測試發現Nanene可增強音頻波的高音和低音表現,這款耳機現已上市,售價約為台幣1800元。圖四、Versarien推出的石墨烯耳機Nanene®Graphene-Enhanced Audio。圖片來源:Versarien未來的穿戴式設備:石墨烯健康追踪器另一方面,石墨烯可偵測環境變化的敏感性,將成為可穿戴技術的重要元素,實現新智慧健康設備或擔任環境傳感器,在未來可穿戴設備中發揮關鍵作用的一部份。石墨烯具備可撓性(pliability)、導電性、高硬度、輕薄、延展性、堅固、透明等特性,若能利用石墨烯在光電和機械的技術特性,可以超越其他材料的限制,成為監測生命特徵的關鍵元件。ICFO運用石墨烯可以適應任何表面的特性,據以發展出皮膚貼片的UV傳感器,可監測使用者的陽光曝曬程度並連線至行動裝置,在使用者陽光曝曬達設定臨界值時發出警訊。此外,石墨烯還能用於監測紫外線的多功能光檢測平台,可將石墨烯貼片結合紫外線檢測器NFC晶片,直接與手機連結進行紫外線監測,保護皮膚健康。圖五、ICFO發展出石墨烯健康追蹤貼片圖片來源:Graphene Flagship而輕質的石墨烯嵌入式泡沫,能反應出壓力變化情形,可結合在所有類型的鞋子中進行追蹤,讓電子產品和我們更貼身互動。劍橋大學劍橋石墨烯中心研發出一款可進行詳細性能監控的智慧鞋墊,以鞋墊中的石墨烯泡沫追蹤足部的壓力分布,用於運動分析和矯正足部。圖六、石墨烯壓力感應鞋墊圖片來源:Graphene Flagship未來家庭:石墨烯家居用品若將石墨烯創新運用在智慧建築內部,因為不用受形狀因素的限制,更具環保、高效和互動性。從更精確的傳感器到更高效的太陽能電池板、或是智慧生態材料研發、可以過濾空氣和水中的污染物,石墨烯將能提高我們的生活品質。電子鑰匙是石墨烯應用在NFC器件的第一個例子,石墨烯NFC天線可應用在幾種柔性材料中,為金屬天線提供可靠和環保的替代品,顯示石墨烯在家庭自動化中的新應用潜力。圖七、石墨烯電子鑰匙CNR圖片來源:Graphene Flagship石墨烯可以摻入常用建築材料中,像是在混凝土中以石墨烯產生高導電性複合材料。根據義大利公司Italcementi研究,石墨可作為智慧創新建築的解决方案,為地板和牆壁加熱、室外除冰、電氣接地,和傳感導電石墨烯混凝土,提高智慧家居的舒適性和安全性。此外,石墨烯可以製造具有高功率效率和長壽命的大面積鈣鈦礦太陽能電池,採用石墨烯相關材料有助提高太陽能電池的穩定性和效率,石墨烯優異的電氣特性也正在發展為未來的清潔能源。圖八、以石墨烯發展太陽能可持續能源圖片來源:Graphene Flagship污染和空氣品質差是全球健康問題的主要原因,物聯網技術推動了準確、即時的環境監測,由愛沙尼亞塔爾圖大學(University of Tartu)研發的石墨烯空氣嗅探器(Graphene Air Sniffer),展示了基於石墨烯製造的微型傳感器,可以檢測空氣中極低水平的有害氣體,如二氧化氮或臭氧。圖九、用於空氣污染的石墨烯電子鼻Graphene Air Sniffer圖片來源:Graphene Flagship資策會產業情報研究所(MIC)所長詹文男認為,石墨烯因為快充與散熱優勢而被應用於資通訊產品,今年MWC展會可觀察到此項材料已被運用於微型感測晶片,貼附在手機甚至是人體皮膚上,協助各式感測機能的穿戴化,石墨烯正式從近身科技走入貼身科技,預期將為智慧醫療與健康等應用創造出龐大的潛在商機。  https://www.graphenepower.com.tw/hot_307483.html 2019年石墨烯發展:從近身科技到貼身科技 2022-08-16 2023-08-16
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石墨烯有如材料界神話,具有相當多革命性潛在應用,比如儲能系統、建築材料、醫療設備等。然而新加坡國立大學最新分析指出,目前大多數已商業化生產的石墨烯商品,品質都很差。石墨烯是世上最強、最神奇的人造材料,它薄到僅一個原子厚度,卻是世上最堅硬的奈米材料,強度為鋼的 200 倍;它也是令人難以置信的導電體(electrical conductor),電阻率只有 10 -6  Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。由於電阻率極低,電子移動速度極快,因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的電子元件或電晶體。加上自從 2004 年科學家首次從石墨中分離出石墨烯,證明石墨烯是可以獨立存在的結構後,相關研究與商業開發就有如雨後春筍般爆發。石墨烯可從石墨剝離得到,比如你的鉛筆筆芯原料就是石墨,將之磨成粉末後浸入溶液,接著可使用超音波振動液體分離出石墨烯薄片。但你有沒有想過製備得出的石墨烯可能不夠「純」?新加坡國立大學研究人員著手開發一種方法,能用來檢測目前市面上已開始販售的石墨烯產品品質。在這次論文中,他們結合電子顯微鏡、原子力顯微鏡(atomic force microscopy)、拉曼光譜法、元素分析法、X 射線光電子光譜法(X-ray photoelectron spectrometry)等技術,分析來自美洲、亞洲和歐洲 60 多家不同供應商的石墨烯樣品。實驗驚訝地發現,其中大部分石墨烯片含量都不到 10%,幾乎全是未正確剝離的石墨粉末,只有一個樣品含有超過 40% 的高質量石墨烯;此外,還有些樣品甚至被生產過程中使用的化學品污染,而我們不清楚這些製造商是否知道自家石墨烯產品品質很差,如果知而不言,等於全是一場虛假的歌頌。石墨粉末和石墨烯性質有如天與地的差別,新加坡國立大學 Castro Neto 教授說,有可能石墨烯缺乏標準生產流程,所以導致許多生產商供應的石墨烯品質超差,但石墨烯市場需求巨大,當務之急也許是要趕緊推出一套標準的石墨烯品質檢測方法。這篇新論文發表在《Advanced Materials》期刊。Study suggests that most commercial graphene just isn’t good enoughNUS researchers offer solution in fight against fake graphene(首圖來源:新加坡國立大學) https://www.graphenepower.com.tw/hot_306119.html 新檢測方法戳破石墨烯神話?研究:多數市售石墨烯產品品質很差 2022-08-16 2023-08-16
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電子嗅探器說起來高端,但你一定見過:交警叔叔使用的酒精測試儀~但你可能從來沒有想過這東西能跟癌症檢測扯上什麼關係。埃克塞特大學的一組研究人員的目標就是採用類似的原理製作電子嗅探器——也叫做電子鼻(e-Nose)來發現肺癌,注意,是早期肺癌。這次他們使用了科技圈最火的材料:石墨烯。早期肺癌的臨床癥狀非常不明顯,造成許多患者一經確診就已經到了晚期... 由於癌細胞不可約束,這些細胞從一個或兩個肺開始,將非常容易、非常迅速的擴散到人體的其他部位。所以監測患者呼出的揮發性有機化合物(VOC)中存在的特定癌症標誌物(CM),對於人類安全和生活質量特別重要。通過開發具有超靈敏和高選擇性能力的電子鼻,可以極大地改善 CM 監測。埃克塞特大學教授 Anna Baldycheva 博士領導的團隊開發了一種十分敏感的石墨烯生物感測器,能夠檢測最常見的肺癌生物標誌物。他們將這種感測器放置在電子鼻內,早期肺癌診斷專用的電子嗅探器就此誕生了!而且這種電子鼻的成本十分低廉,並且可以重複使用,目前在全球癌症研究領域還沒有出現過類似的低成本診斷方法。期望這種技術早日普及,癌症實在太可怕了! https://www.graphenepower.com.tw/hot_305418.html 未來科技局-石墨烯新玩法:能「聞」出早期肺癌的電子嗅探器 2022-08-16 2023-08-16
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單分子氣體偵測石墨烯獨特的二維結構使它在傳感器領域具有光明的應用前景。石墨烯具有高電導率和低雜訊的優良品質,能夠偵測這微小的電阻變化。 石墨烯奈米帶石墨烯奈米帶的結構具有高電導率、高熱導率、低雜訊,這些優良品質促使石墨烯奈米帶成為積體電路互連材料的另一種選擇,有可能替代銅金屬。根據2012年10月的一份研究表明有些研究者試著用石墨烯奈米帶應用於光通信系統,發展石墨烯奈米帶雷射器。 積體電路石墨烯具備作為優秀的積體電路電子器件的理想性質。石墨烯具有高的載子遷移率(carrier mobility),以及低雜訊,允許它被用作在場效應電晶體的通道。2011年6月,IBM的研究人員宣布,他們已經成功地創造第一個石墨烯為基礎的積體電路(積體電路)-寬帶無線混頻器。 石墨烯電晶體2005年,Geim研究組與Kim研究組發現,室溫下石墨烯具有10倍於商用矽片的高載子遷移率(約10 am /V·s),並且受溫度和摻雜效應的影響很小,表現出室溫亞微米尺度的彈道傳輸特性(300 K下可達0.3 m),這是石墨烯作為納電子器件最突出的優勢,使電子工程領域極具吸引力的室溫彈道場效應管成為可能。在現代技術下,石墨烯奈米線可以證明一般能夠取代矽作為半導體。 透明導電電極石墨烯良好的電導性能和透光性能,使它在透明電導電極方面有非常好的應用前景。觸控螢幕、液晶顯示、有機光伏電池、有機發光二極體等等,都需要良好的透明電導電極材料。特別是,石墨烯的機械強度和柔韌性都比常用材料氧化銦錫優良。通過化學氣相沉積法,可以製成大面積、連續的、透明、高電導率的少層石墨烯薄膜,主要用於光伏器件的陽極,並得到高達1.71%能量轉換效率;與用氧化銦錫材料製成的元件相比,大約為其能量轉換效率的55.2%。 導熱材料/熱界面材料2011年,美國喬治亞理工學院學者首先報導了垂直排列官能化多層石墨烯三維立體結構在熱界面材料中的應用及其超高等效熱導率和超低界面熱阻。 超級電容器由於石墨烯具有特高的表面面積對質量比例,石墨烯可以用於超級電容器的導電電極。 海水淡化研究表明,石墨烯過濾器可能大幅度的勝過其他的海水淡化技術。  太陽能電池南加州大學維特比工程學院的實驗室報告高度透明的石墨烯薄膜的化學氣相沉積法在2008年的大規模生產。石墨烯不僅可以作為透明導電薄膜,還可以在與矽的界面處分離光生載子。 石墨烯生物器件由於石墨烯的可修改化學功能、大接觸面積、原子尺寸厚度、分子閘極結構等等特色,應用於細菌偵測與診斷器件,石墨烯是個很優良的選擇。 抗菌物質中國科學院上海分院的科學家發現石墨烯氧化物對於抑制大腸桿菌的生長超級有效,而且不會傷害到人體細胞。假若石墨烯氧化物對其他細菌也具有抗菌性,則可能找到一系列新的應用,像自動除去氣味的鞋子,或保存食品新鮮的包裝。 石墨烯感光元件新加坡南洋理工大學學者,研發出了一個以石墨烯作為感光元件材質的新型感光元件,可望透過其特殊結構,讓感光元件感光能力比起傳統CMOS或CCD要好上1,000倍,而且損耗的能源也僅需原本的1/10。與許多新的感光元件技術相同,這項技術初期將率先被應用在監視器與衛星影像領域之中。此技術終將應用在一般的數位相機 / 攝影機之上,假若真的進入消費領域以石墨烯打造的最新感光元件,還可能製造成本壓到現今的1/5低。 抗癌治療氧化石墨烯,石墨烯的衍生化合物,被認為可以應用在癌症的治療上。其原理是氧化石墨烯能夠辨識癌細胞與正常細胞電子密度的不同,進而附著在癌幹細胞上,使其能被標靶藥物所作用,達到抑止腫瘤遠端轉移的效果。這突破性的發現,能夠補足傳統化學治療和放射治療只能殺死分化後癌細胞的缺點,預期能達成更高的治療反應率與病患存活率。目前該團隊經實驗證明氧化石墨烯能夠抑制6種癌症(乳癌、胰臟癌、腦癌、肺癌、卵巢癌、攝護腺癌)之腫瘤球(tumour sphere)形成,因而能抑止其擴散。 恆溫織物石墨烯具有異向性的熱傳導值、遠紅外線吸收與釋放、高導電度、抗靜電等特性,以低沸點及高表面張力的溶劑組合製備奈米石墨烯片懸浮溶液,混合奈米石墨烯片懸浮溶液及疏水性樹脂製備石墨烯樹脂溶液,以塗佈或印刷的方式使石墨烯樹脂溶液覆蓋且崁入織物組織,形成石墨烯恆溫層。在環境溫度較高時,石墨烯恆溫層可加速人體皮膚熱量的逸散,達到涼爽的效果,在環境溫度較低時,石墨烯恆溫層可均化人體皮膚不同部位的溫度,且藉由吸收及釋放人體皮膚輻射的遠紅外線,同時達到保暖與恆溫的效果。 https://www.graphenepower.com.tw/hot_305281.html 石墨烯應用 2022-08-16 2023-08-16
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石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2混成軌域組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一個碳原子直徑,厚度0.335nm,目前是世界上最薄的材料。2004年,英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫,成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯,而證實它可以單獨存在,兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」為由,共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。 石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的奈米材料,強度最高的物質。它的強度比鋼鐵還要高200倍,它幾乎是完全透明的,只吸收2.3%的光; 導熱系數高達5300 W/m·K,高於奈米碳管和金剛石,常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s,又比奈米碳管或矽晶體(monocrystalline silicon)高,而電阻率只約10-6 Ω·cm,比銅或銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。   https://www.graphenepower.com.tw/hot_305280.html 認識石墨烯 2022-08-16 2023-08-16
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