石墨烯在鋰電池中的角色是什么？到底有多重要？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-06-03 22:23
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據(jù)美國(guó)《每日科學(xué)》網(wǎng)站近日?qǐng)?bào)道，由第14族元素構(gòu)成的二維材料（石墨烯的“表親”）近年來(lái)引起極大關(guān)注，因?yàn)樗鼈兙哂谐蔀橥負(fù)浣^緣體的潛力。近日，日本科學(xué)家首次讓純理論性的鉛基二維蜂窩狀材料鉛烯（plumbene）成為現(xiàn)實(shí)。
鉛烯引人矚目的原因在于：鉛的電子軌道結(jié)構(gòu)及因而產(chǎn)生的最大能帶隙，使它具有最大的自旋軌道相互作用，這有可能使它成為一種堅(jiān)固耐用的二維拓?fù)浣^緣體。在這種絕緣體中，量子自旋霍爾效應(yīng)甚至有可能在高于室溫的環(huán)境下發(fā)生。
因此，找到一種可靠且成本低廉的方法合成鉛烯一直是材料科學(xué)研究的重要目標(biāo)。
在最新研究中，由名古屋大學(xué)牽頭的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)在鈀上對(duì)超薄鉛膜進(jìn)行退火處理，制造出了鉛烯，由此形成的平面材料具有二維單層的標(biāo)志性蜂窩結(jié)構(gòu)。
令他們驚訝的是，在鉛烯下面形成了一種具有氣泡結(jié)構(gòu)的鈀鉛合金薄膜，類似于“威爾—費(fèi)倫”結(jié)構(gòu)（它把空間分割成體積相等的單元，讓它們之間接觸面的表面積之和達(dá)到最?。?。2008年，北京奧運(yùn)會(huì)比賽場(chǎng)館國(guó)家游泳中心“水立方”的設(shè)計(jì)靈感就來(lái)源于“威爾—費(fèi)倫”結(jié)構(gòu)。
研究小組帶頭人柚原淳司表示，北京“水立方”和“威爾—費(fèi)倫”結(jié)構(gòu)并非建筑師與材料科學(xué)家相互啟發(fā)的第一個(gè)例子。他說(shuō)：“1967年，建筑師巴克敏斯特·富勒為蒙特利爾世界博覽會(huì)設(shè)計(jì)了測(cè)地線球體，后來(lái)碳60以他的名字被命名為‘巴克敏斯特·富勒烯’。
我們可以期待，2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)、2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)、2020年迪拜世博會(huì)、2023年布宜諾斯艾利斯世博會(huì)、2025年大阪世博會(huì)等活動(dòng)的場(chǎng)館都有可能表現(xiàn)未來(lái)的新材料而引起世人矚目。”
石墨烯作為一個(gè)從石墨材料中剝離出的二維碳材料，已經(jīng)向人們展示了其優(yōu)異的熱力效應(yīng)、電學(xué)性能以及低溫吸氫、常溫?zé)o散射、應(yīng)變傳感等功能。而隨著材料科學(xué)界合成技術(shù)的快速迭代，石墨烯的“親友”們也開始走入人們視線，鉛烯就是這樣一個(gè)例子。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，鉛烯可以說(shuō)是給納米自然界增加了一道靚麗風(fēng)景，而未來(lái)，鉛烯在觸摸屏、超級(jí)電容等電子產(chǎn)品中的應(yīng)用也會(huì)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。
鉛烯引人矚目的原因在于：鉛的電子軌道結(jié)構(gòu)及因而產(chǎn)生的最大能帶隙，使它具有最大的自旋軌道相互作用，這有可能使它成為一種堅(jiān)固耐用的二維拓?fù)浣^緣體。在這種絕緣體中，量子自旋霍爾效應(yīng)甚至有可能在高于室溫的環(huán)境下發(fā)生。
因此，找到一種可靠且成本低廉的方法合成鉛烯一直是材料科學(xué)研究的重要目標(biāo)。
在最新研究中，由名古屋大學(xué)牽頭的研究團(tuán)隊(duì)，通過(guò)在鈀上對(duì)超薄鉛膜進(jìn)行退火處理，制造出了鉛烯，由此形成的平面材料具有二維單層的標(biāo)志性蜂窩結(jié)構(gòu)。
令他們驚訝的是，在鉛烯下面形成了一種具有氣泡結(jié)構(gòu)的鈀鉛合金薄膜，類似于“威爾—費(fèi)倫”結(jié)構(gòu)（它把空間分割成體積相等的單元，讓它們之間接觸面的表面積之和達(dá)到最?。?。2008年，北京奧運(yùn)會(huì)比賽場(chǎng)館國(guó)家游泳中心“水立方”的設(shè)計(jì)靈感就來(lái)源于“威爾—費(fèi)倫”結(jié)構(gòu)。
研究小組帶頭人柚原淳司表示，北京“水立方”和“威爾—費(fèi)倫”結(jié)構(gòu)并非建筑師與材料科學(xué)家相互啟發(fā)的第一個(gè)例子。他說(shuō)：“1967年，建筑師巴克敏斯特·富勒為蒙特利爾世界博覽會(huì)設(shè)計(jì)了測(cè)地線球體，后來(lái)碳60以他的名字被命名為‘巴克敏斯特·富勒烯’。
我們可以期待，2020年?yáng)|京奧運(yùn)會(huì)、2024年巴黎奧運(yùn)會(huì)、2020年迪拜世博會(huì)、2023年布宜諾斯艾利斯世博會(huì)、2025年大阪世博會(huì)等活動(dòng)的場(chǎng)館都有可能表現(xiàn)未來(lái)的新材料而引起世人矚目。”
石墨烯作為一個(gè)從石墨材料中剝離出的二維碳材料，已經(jīng)向人們展示了其優(yōu)異的熱力效應(yīng)、電學(xué)性能以及低溫吸氫、常溫?zé)o散射、應(yīng)變傳感等功能。而隨著材料科學(xué)界合成技術(shù)的快速迭代，石墨烯的“親友”們也開始走入人們視線，鉛烯就是這樣一個(gè)例子。由于獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，鉛烯可以說(shuō)是給納米自然界增加了一道靚麗風(fēng)景，而未來(lái)，鉛烯在觸摸屏、超級(jí)電容等電子產(chǎn)品中的應(yīng)用也會(huì)逐漸成為現(xiàn)實(shí)。
