石墨烯的開發與運用

2021/11/25
石墨烯的開發與運用
石墨烯是一種極為柔韌、透明、良好的導體,除了科技產業以外,石墨烯也被廣泛運用在紡織產業,透過石墨烯的高導電以及高導熱性配合人體所散發的熱能,製成織品覆蓋或穿著於身上,將會產生良好的蓄熱以及保暖的效果。

石墨烯的開發與運用

Graphene“這個單字是德國科學家波姆(Hanns-Peter Boehm)創於1962年,源自於石墨(graphite)跟烯(-ene)字尾的結合,目的是用來描述「單原子層的石墨」。

2010年諾貝爾物理獎得主—英國曼徹斯特大學的蓋姆(A. K. Geim)與諾沃謝洛夫(K. S. Novoselov)博士,在二人二維晶體石墨烯(graphene) 材料物理的學術論文發表後,石墨烯就開始受到產官學界的高度矚目。

石墨烯是六角形蜂窩狀排列的碳原子所組成單原子厚度的薄膜,就像一張網子,它也是目前是世上最薄卻也是最堅韌的奈米材料;它只吸收2.3 %的可見光,對紅外光則幾乎是完全透明的。

石墨烯是六角形蜂窩狀排列的碳原子所組成單原子厚度的薄膜,就像一張網子

它的導熱係數高達5300 W/m•K,高於鑽石和單壁奈米碳管(single-wall carbon nanotube);常溫平躺在二氧化矽的石墨烯其電子遷移率超過104 cm2/Vs,比矽高一個數量級,孤立狀態下更高達2 x 105 cm2/Vs,比單壁奈米碳管更高;而電阻率只約 10-6 Ω•cm,比銀更低,為目前世上電阻率最小的材料。

簡言之石墨烯是一種極為柔韌、透明、良好的導體,因此非常適合用來製造高性能可繞式透明電極,而這正是石墨烯普遍被認為第一個會被實現的商業化產品,直接的應用包括觸控螢幕、軟性電子紙、甚至是太陽能電池。

石墨烯是一種極為柔韌、透明、良好的導體

除了科技產業以外,石墨烯也被廣泛運用在紡織產業,透過石墨烯的高導電以及高導熱性配合人體所散發的熱能,製成織品覆蓋或穿著於身上,將會產生良好的蓄熱以及保暖的效果;它的熱穩定性亦可減少溫度過份升高或是降低,減緩使用織品時感受到悶熱或是寒冷的感覺。

氧化石墨烯對於大腸桿菌的生長也有優異的抑制效果,將其用於織品也可以提高抗菌功能,減緩人體發生過敏的機率。

近年來全球市場也愈來愈多廠商投入在石墨烯的開發以及運用。台灣自然也不落人後,像是三晃和久宏鑫等業者,也積極投入石墨烯薄膜和石墨烯基化合物的研發與量產製造,相信未來石墨烯相關的製品將會愈來愈多元以及先進。

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