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石墨烯可显著提升锂离子电池、超级电容器等储能器件的性能

石墨烯作为添加剂或改性剂在提升锂离子电池性能、缩小电池体积方面潜力巨大。美国特种化工品生产商卡博特公司2013年就推出石墨烯基导电添加剂，用以提升锂离子电池的能量密度。美国原军i用电池供应商A123系统公司亦早已布局研发石墨烯增强的磷酸铁锂电池技术。美国能源部阿贡国家实验室开发的采用石墨烯基电极的锂—氧电池，单层石墨烯生产线，储存的能量高达现有锂离子电池的5倍。

相比电池，石墨烯在超级电容器中的应用前景更被期待，其较高的比表面积可存储更多的静电荷，被认为是超级电容器中活性炭的替代者。另外，石墨烯基超级电容器还具有更轻、柔性更好、力学性能更佳的特点。

高分辨率的复杂石墨烯三维结构

石墨烯是由六边形晶格组织的单层碳原子，当石墨烯片整齐地堆叠在彼此之上并形成三维形状时，就变成了石墨。由于石墨材料是简单的由石墨烯堆叠在一起的，所以这种材料的机械性能非常差。但是如果石墨烯片与充满空气的孔分离，则三维结构可以保持石墨烯的属性，这种多孔石墨烯结构称为石墨烯气凝胶。

弗吉尼亚理工大学先进制造与超材料实验室主任Xiaoyu Zheng表示，工程学院与LLNL的研究人员可以设计由相互连接的石墨烯片组成的三维拓扑结构，这种新的设计方式和增材制造的制造自由度，将优化石墨烯气凝胶的强度、导电性、质量输运、强度和重量密度。

以前，研究人员使用基于材料挤出工艺的3D打印技术制造三维石墨烯，专业单层石墨烯生产线，但这一技术分辨率有限，这限制了石墨烯材料的自由造型。而新的3D打印方法能够将这些单层的石墨烯材料设计成任何想要的三维结构，并具有高分辨率。

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石墨烯制备炉

炉衬结构 

连续生产工艺下制备材料时，优良的热场是除气氛外的另一个必要条件。为使热场均匀，加热元件的布置方式非常重要，辐射形成的热场应在确定范围的不同位置上，其偏差在额定的指标内。石墨烯烧结设备

根据上述工艺要求，设计一种用于材料连续式制备工艺的辐射式加热结构：加热元件在独立腔体内与合成室隔离，通过流量控制阀调节气体流量，使加热元件腔体相对合成室维持微正压，因此合成室内的气体就很难进入加热元件腔体，从而达到加热元件的长寿命化；同时，均热隔离板的存在，使加热元件与制品之间保持合理距离，避免了局部高温，有利于合成室的温度均匀恒定。该结构一方面保证加热元件较长的工作寿命；另一方面又能满足辐射热的较好传递并获得均匀的热场。

石墨烯行业展望

自石墨烯发现至今，人们对其的探究主要是石墨烯的制备过程; 对其应用时，石墨烯自身性质无法很好发挥，且石墨烯导电油墨的导电机理的研究尚未有结论。而石墨烯导电油墨性能主要是由石墨烯自身性质所决定，导电油墨通过喷墨打印或者印刷在基材上并经过处理，终承担导体、导电线路、电阻等各种功能，这就对油墨导电填料的选择、油墨配制的方法、印前印后的处理提出了要求。目前，石墨烯导电油墨中较多使用NMP、环i己酮、松i油i醇、水等强极性的溶剂，单层石墨烯生产线价格，不同溶剂、不同方法制备的石墨烯性质不同，包覆的稳定剂的不同，也在一定程度上影响导电油墨的性能。要想提高油墨导电性及其稳定存放的时间，一是筛选和研发合适的分散剂使石墨烯能很好的在溶剂中分散，二是石墨烯制备技术的改进，特别是发展液相剥离法，致力于制备较大尺寸和层数较少的石墨烯，同时探究石墨烯导电油墨中各个原料之间的相容原理，i大程度的发挥石墨烯高导电的性质。石墨烯导电油墨以其优异的性能，必将成为导电油墨的重要品种之一，市场前景值得期待。

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石墨烯应用领域

消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目，成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔，作为基础材料的石墨烯前景也被看好。

另一方面，新能源电池也是石墨烯早商用的一大重要领域。之前美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板，可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外，石墨烯超级电池的成功研发，也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题，极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。

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