石墨烯会成为推动未来发展的材料吗?

电池是医疗设备设计和开发工作的祸根。笨重,效率低下且有毒的电池通常是医疗产品设计中的制约因素。外形尺寸通常在很大程度上受电池尺寸和放置位置的影响。

现在,石墨烯也许可以用作功率器件的轻巧,灵活的“超级电容器”。

不到十年前就发现了石墨烯,其特性可能会改变许多行业。最初,它被认为可以替代计算机行业中使用的硅,从而能够以更少的功率实现更快的处理,同时散发更少的热量。尽管有一项新工艺有望实现,但仍无法克服大规模生产该材料的障碍。

为了使石墨烯具有必要的特性,使其具有与硅的电性能相同的功能,需要以结晶形式生产石墨,并精确定向晶体并具有可预测的边缘几何形状。 CVD工艺可以做到这一点。结晶形式的石墨烯也非常坚固。

但也许石墨烯的更广阔前景是用作电源。 里克·坎纳(Ric Kaner)的小组  加州大学洛杉矶分校的研究人员开发了一种简便的方法来生产石墨烯薄片。这种材料是通过在塑料基板上涂上水溶性氧化石墨,然后用现成的DVD驱动器上的激光打在该基板上而制成的,这种技术应易于在工业应用中进行扩展。当受到激光照射时,该材料会氧化,留下一片石墨烯。见 Qmed上的超级超级电容器视频 .

鳞片状石墨烯是随机取向的,并且缺乏边缘取向,这使得结晶形式具有出色的电学和强度特性。但是,坎纳(Kaner)的小组发现,这种材料能够快速获得电荷,然后将其存储很长一段时间,然后再释放出来,这是普通电容器无法做到的。三秒的充电能够为LED灯泡供电超过五分钟,Kaner认为该技术可以应用于电动汽车,以便在一分钟内为汽车充电。

无需使用电池,医疗设备可以由石墨烯超级电容器供电。极轻,薄而灵活的石墨烯超电容器将使医疗设备的设计和开发摆脱电池功率的繁重限制。这对于医学的未来可能非常重要。