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从深圳回来深刻感受到先前铺的线已经开始有回馈了，我们以石墨烯应用技术当平台，用石墨烯量产技术做后盾，应用技术又能不断延伸下，先在江西共青城设置生产基地。这几天的机缘让上游石墨深加工的资源自动送上门来，以现在足以领先全球的石墨烯成果来看，配合地方政策来建置创新孵化中心，将我们的初始应用技术转移给新创公司，这些有潜力的公司再经资本操作累积资源后，将形成石墨烯产业化的不息动力。 这篇谈到26类应用技术的第二十一类_细菌 DNA分离。传统的细菌检验的方法需要生化培养、分离鉴定，程序复杂繁琐、报告检验结果大致需 4-7 天，不仅耗时太长，而且检测灵敏度低。所以，建立快速而准确的检测方法一直是病原微生物检验研究的核心问题。随着分子生物学的发展，以核酸为基础的聚合酶链反应方法 (PCR)，已被广泛应用于病原微生物菌的检测工作，与传统方法相比，这种检测方法更快速、更方便、更灵敏。目前，广泛用于细菌基因组 DNA 的提取方法主要是传统的核酸分离方法，存在使用有毒试剂（苯酚、氯仿）、耗时长、提取效率低等不足，这已经不能达到现代检测对快速、准确、灵敏、方便的要求。 我们找到一种新的细菌基因组 DNA 提取的方法，通过无机或有机聚合物表面修饰或包裹的磁性纳米级材料粒子作为核酸分离的载体。第一步骤，我们通过前篇的磁性石墨烯做成磁性纳米粒子聚集体﹔第二步骤，配制细菌裂解液﹔第三步骤是吸附缓冲液的配制及添加﹔第四步骤是磁铁吸附：用磁铁将吸附有细菌基因组 DNA 的磁性纳米粒子与溶液分离，倒掉上清液。第五步骤用乙醇漂洗吸附有细菌基因组 DNA 的磁性纳米粒子。第六步骤是用 TE 缓冲液洗脱。 我说过我们配制磁性石墨烯原先是用来做标靶治疗用，后面发展的都是大量检索目前使用磁性纳米级材料的应用面，再反复思考是否有可能以石墨烯来取代，剩下的就用时间去证明吧。 最近把知乎几个比较关注石墨烯话题的朋友召集起来，希望能够透过彼此交流来激荡出火花，其中不乏有一本毕业的博士参与，十几个成员内也多是就读博士班的小朋友，甚至远至美国及德国。我们从台湾开始发展石墨烯应用技术已经一年半了，回头看看当初在研发的路上能够一帆风顺，就是用对的材料与对的思维。既然我想回馈中国成为材料强国，把种子撒下去是必然需要抛砖引玉丢出一些材料的，不过，通常是学术领先业界做为引导的角色，但我很清楚在石墨烯这个领域的制备及应用技术都是志阳科技在引领风潮，我很高兴我能做到这个地步。 这篇谈到26类应用技术的第二十二类_荧光成像。荧光是种光致冷发光的现象，当某种常温物质经某种波长的入射光 (通常是紫外线或 x-ray)照射，吸收光能后进入激发态，在 10e-8秒内退激发并发出出射光 (通常波长比入射光的波常长，在可见光波段﹔且一旦停止入射光，发光现象的也随之立即消失)。目前，石墨烯量子点被证实可以应用于荧光成像，系由于「边缘效应」及「小尺寸效应」，使石墨烯表现出独特的光化学性质。 但并不是碳材料大小在几个纳米就称为「量子点」其所为的荧光发射与激发波长相关倒是必须能测量的。记得我们前面提到 Fe3O4 磁性纳米颗粒与石墨烯合成的磁性石墨烯吗？这就是我们下一个主角，希望能得到同时具有「靶向性」和「荧光性」的多功能磁性材料。 其实今年一月我就已经提供石墨烯样品给台湾高雄第一科大光电系叶教授进行实验，当初有测试到较强荧光的产品，但我们希望在可见光环境下完成，所以希望调整用紫外脉冲雷射激发。当初还没有建立「量子点」的概念，所以只提供石墨烯氧化物悬浮液，当然研究因为对方对碳材料知识较不足而暂缓。如果实验重新启动，我已經知道怎么做就可以达成预期目标了。 最近把知乎几个比较关注石墨烯话题的朋友召集起来，希望能够透过彼此交流来激荡出火花，其中不乏有一本毕业的博士参与，十几个成员内也多是就读博士班的小朋友，甚至远至美国及德国。我们从台湾开始发展石墨烯应用技术已经一年半了，回头看看当初在研发的路上能够一帆风顺，就是用对的材料与对的思维。既然我想回馈中国成为材料强国，把种子撒下去是必然需要抛砖引玉丢出一些材料的，不过，通常是学术领先业界做为引导的角色，但我很清楚在石墨烯这个领域的制备及应用技术都是志阳科技在引领风潮，我很高兴我能做到这个地步。 这篇谈到 26 类应用技术的第二十三类_光触媒材料。光触媒材料为半导体氧化物，当受到大于能隙宽度能量的光子照射后，电子从价带跃升到导电带，因而产生电子-空穴对。其中，电子具有还原性，空穴具有氧化性。而空穴与半导体氧化物的表面 OH-反应成氧化性很高的 OH-自由基﹔电子则和氧分子结合成超氧离子 (O2-)。活泼的自由基可将有机会氧化成无害的 CO2 及 H2O，故具有分解有机物、细菌细胞膜、固化病毒蛋白质及污染防治、杀菌和除臭功能。但通常仅在紫外光下才有效果。TiO2 常作为光触媒材料，而欲使光触媒材料产生反应的光子，必须有 3.2eV 以上的能量，亦相当于波长 380 nm 以下的紫外光。 过去学者曾以 TiO2／石墨烯复材做光触媒材料研究，系因石墨烯共轭结构中富集的 SP2 杂化碳受可见光激发而共振增强，可提高 TiO2 光催化剂材料对可见光的有效吸收，使其应用范围扩展至可见光区。同时，光催化反应过程中，半导体 TiO2 价带电子将受激跃迁至半导体导带，并最终转移至作为电子捕获中心的石墨烯，促进 TiO2 电子-空穴对有效分离。且在一定程度上提高了污染物在半导体表面的富集效率。 各位如果有兴趣请回头看看 OPV 那篇，其实两者都谈到光催化的机理，都是希望透过电子-空穴对的有效分离来达到预期的功能，再者是希望能在可见光的范围内就做到原先只能在紫外光的限制条件。我们发现，如果能善用吸附及催化的功能不仅在能源方面有突破，衍伸到金属氧化物催化的领域都有异曲同工之妙。敬请耐心等待，志阳已经出闸了。 最近大陆同事跟我聊天后，我才领悟中国石墨烯产业化为何至今仍未顺利开展，各位观察目前在台面上的几家石墨烯公司有几个特点，第一，多半是某家集团透过取得中科院或科研机构的专利而成立﹔第二，除了 CVD 制程就是氧化还原制程。我们再往里面深究其中的道理，这些科研人才当初是从某个领域出发，为了解决材料来源而一头栽进石墨烯制备，当然他们原来不是学习碳材料的，所以透过过去文献及专利来改良才找到更好的方式。不过，问题出现了，他们过去一直待在同一个领域，譬如宁波材料所的电池技术，当然对于其他应用技术的机理无法深刻掌握。这是我发现除了石墨烯材料不对以外，思维不对也是造成石墨烯产业化无法推广的两大主因。 这篇谈到26类应用技术的第二十四类_RF 器件。一般来说晶体管有三极，即所谓的源极 (source)、汲极 (drain)与门极 (gate)。当给定闸极一个电压时，源极与汲极间就可能有电流，反之，当闸没有电压时，源极与汲极间便没有电流。石墨烯具有高载流子迁移率、高饱和速度、高临界电流密度，加上单原子厚度的石墨烯具有作为超高速电子晶体管的潜力 (即太赫兹)。 普通场效晶体管是透过控制反型层的沟通宽度来控制电流大小，而石墨烯晶体管可直接用门电压控制主要载流子的类型和浓度，这与拥有狄拉克点有关。所以石墨烯晶体管是单层的，不需要 p 型或 n 型的沟道与不同型的衬底。因为石墨烯虽然没有能隙，但还是有放大功能。IBM 在 2010 年展示由石墨烯材料制成的场效晶体管 (FET)，其截止频率可达 100 GHz (目前CVD已大于 400 GHz)。更在 2014 年采用 3 个晶体管、4 个电感器、2 个电容器和 2 个电阻组成石墨烯射频接收器，它的效能比以往石墨烯整合电路好 1000 倍，达到媲美硅技术的现代无线通信技术。 这几天我开创的石墨烯应用技术微信群里，有博士班同学告知「量子点」在单层半导体材料的应用，这项信息扭转了我以往努力进行大面积单层石墨烯的尝试，这更表示 CVD 的制程应用已经又被局限了，过去我已经完成透明导电膜的开发技术，如果这项「量子点」技术也能突破，那整个产业就完全被颠覆了。 一路走來，我看到石墨烯的无限可能。其实，我也不是没有彷徨过，一开始也会担心石墨烯是否太言过于实，加上这个新材料被石墨烯业者搞臭了，所以在后面找资金的时候非常辛苦。不过，我还是看到了曙光，我跟关心我的朋友说，「关关难过关关过」，每次我要放弃时就传来捷报，一晃眼就陆续发展出 40 多款应用产品，算一算也已经涉及 19 类了。就剩下我最不熟习的电子、半导体领域，记得前一篇我说过中国石墨烯业界普遍的现象吗？就是因为我不是技术出身的，我从市场需求开始，用项目经理的角色完成我的使命。 这篇谈到 26 类应用技术的第二十五类_集成电路。石墨烯集成电路，指的是由石墨烯圆片制成的集成电路，这块集成电路建立在一块碳化硅上，并且由一些石墨烯场效应晶体管组成。2010 年 IBM 公司托马斯·沃森研究中心科学家林育明领导的团队展示了首块基于石墨烯的晶体管，其能在 100GHz 的频率上运行，但这次该团队将其整合进一块完整的集成电路中。 但多个科研团队在研制石墨烯晶体管和接收器中遇到了几个障碍：首先石墨烯这种纤薄的单原子层薄片很难同制造芯片所用的金属和合金匹配到一起，在蚀刻过程中石墨烯很容易受损。可以通过在一块碳化硅晶圆的硅面上种植石墨烯，清除了这些障碍。接着他们将石墨烯包裹进一个聚合物内，进行必须的蚀刻过程，随后再用一些丙酮将这些聚合物清除，该晶体管门的长度仅为 550 纳米，整个集成电路仅为一颗盐粒那么大。而且这种生产过程也可用于其他类型的石墨烯材料，包括将化学气相淀积（CVD）石墨烯膜合成在金属膜之上，也可用于光学光刻以改善成本和产能。但我还是觉得这个工艺太过复杂。 再来就是讨论能隙的问题，石墨烯导电能力佳，但它缺乏能隙 (band gap)，这意味着石墨烯中没有「电子态无法存在」的能量范围，不适合做晶体管的材料，除非找出能创造出人造能隙的方法，譬如施加电場或掺杂原子等。另外，也有研究提到改变石墨烯层数可以改变能隙的大小，其中以单层石墨烯的能隙最大。 这几天又听到「量子点」在单层半导体材料的应用，这项信息扭转了我以往努力进行大面积单层石墨烯的尝试，相信后面会越来越好玩了。 回顾写了 27 篇文章后，终于一鼓作气提到了 26 类应用技术的成果与发想，虽然一晃眼就陆续发展出 40 多款应用产品，也已经涉及 19 类了，但随着二级、三级加工石墨烯材料的出现，我发现研发的速度又变快了。我认为一方面是对自己的石墨烯特质更加了解了，另一方面是透过不断学习及实作的过程累积更多的知识﹔最后，就是透过整个石墨烯平台吸引更多优质人才加入石墨烯产业化的行列。我们仍会把持如履薄冰的心情来灌溉这个得之不易的机缘的。 这篇谈到 26 类应用技术的第二十六类_石墨烯扬声器。2013 年美国研究人员制作出一款石墨烯扬声器(loudspeaker)，虽然没有采用特定设计，但在频率响应与耗电量方面已组以媲美某些市售喇叭或耳机，甚至具有更佳的表现。扬声器的主要工作原理是薄膜的振动。这些振动会在周遭空气中产生压力波，而不同的振动频率决定了声音的高低音调。人耳可察觉的声波频率在 20 Hz 到 20 KHz 之间，频率越大则音调越高。喇叭的质量取决于频率响应的均匀程度，亦即从低频到高频的产出音量须保持一致。 研究者将一张直径 7mm 的石墨烯振膜放在两个电极之间，由于石墨烯本身具有超强的导电性，因此精准控制电流强度便可以实现优秀的音质表现。从响应测试来看，石墨烯振膜在高音 20Hz 和低音 20KHz 范围内的表现非常平稳，而对手声海塞尔 MX 400 则表现略低一等。研究团队使用化学气相沉积法 (CVD)成长宽 7 mm、厚 30 nm 的石墨烯来制作喇叭。他们把此振动膜夹在两片穿孔的硅晶驱动电极间，电极表面镀有二氧化硅 (SiO2) 以防止振动过大导致石墨烯与电极间短路。接上电源时，电极产生的静电力驱使石墨烯振动并产生声音，而改变输入电压便能产生不同的声音。 这个项目本来是去年 11 月就要与台湾大叶大学机械系合作开发的，又是因缘际会没有进行还是老问题，懂声频组件的不懂石墨烯，往往从论文里看到国外有人发表石墨烯扬声器，就跟我索取石墨烯去试样，结果就是无疾而终。现在，我已经分别做过滤膜及透明导电膜，如果可以继续开发的话，应该也会有不错的成绩的。 各位看官以为我们就这点本事，那你就错了，这一年半我接听多少电话要求提供粉末，自己先探讨论文及专利怎么进行？分析该提供怎么的材料组合？看到测试数据反复讨论多少次？才能在这里大方地分享我们的成果，我再加码写个十篇。最近在深圳举办多场石墨烯论坛，我的朋友反应给我说还是在制备工艺及少部分尚未取代市售商品的应用技术上转圈。罗马不是一天造成的，我教各位怎么分辨讲者讲的内容是否是真的？只要问二个问题，第一，商品化了没？第二，工业制程下的功能参数是多少？那很多文宣式的内容自然会不攻自破的。 这篇谈到光電類应用技术的飛秒激光器件。飞秒激光是人类目前在实验室条件下所能获得最短脉冲的技术手段。它在瞬间发出的巨大功率比全世界发电总功率还大。科学家预测飞秒激光将为下世纪新能源的产生发挥重要作用。飞秒激光是一种以脉冲形式运转的激光，持续时间非常短，只有几个飞秒，一飞秒就是 10秒e-15秒，也就是 1 秒的千万亿分之一，它比利用电子学方法所获得的最短脉冲要短几千倍，是人类目前在实验条件下所能获得的最短脉冲。这是飞秒激光的第一个特点。飞秒激光的第二个特点是具有非常高的瞬时功率，可达到百万亿瓦，比目前全世界发电总功率还要多出百倍。飞秒激光的第三个特点是，它能聚焦到比头发的直径还要小的空间区域，使电磁场的强度比原子核对其周围电子的作用力还要高数倍。在医学领域中，飞秒激光可作为超精密外科手术刀，目前已经成功地应用于眼科领域，在准分子激光治疗近视眼中用于制作角膜板层瓣，以及其它角膜手术。 第一次听到飞秒激光是在 2013 年在泰州刚好听到他们发表石墨烯飞秒激光技术，但很可惜几年后过去了，还是没有看到产品上市。当时，这些新朋友就很诚实地说目前还不成熟，基于某种原因必须发表信息。我想这真的跟台湾的研究风气不一样。各位如果还记得前篇提到荧光成像的部分，就是那位光电系叶教授提出希望进行「饱和吸收」及「锁模技术」这个研究。在光腔中有多个不同强度的脉冲（对于所有频率的光，如果相位一致，那么那个脉冲光强是最强的；相反，如果各个频率的光的相位不一致，那这个脉冲的光强就会弱的多），根据可饱和吸收体筛选脉冲的原理，对光强强的脉冲吸收少，对光强弱的脉冲吸收厉害，多次通过可饱和吸收体以后，只有光强强的脉冲被选择出来了，也就是那些相位锁定的脉冲被选择出来了，剩下的那些相位不锁定的小脉冲都被淘汰掉了。 这个项目我有兴趣，所以一次提供两种材料三种作法涂布在玻璃上交给她去测试。她使用 532 nm 雷射照射结果，第一种是用碳浆，结果是光无法穿透，失败。第二种是用透明导电浆滴定，结果是低功率光无法穿透，而光功率增加时薄膜被打穿，失败。第三种是用透明导电浆 spin coat 涂布 1-5 层，结果是在三层时某一位置在光的穿透性达 50%，当光增强则提升到 60%，但均匀度不佳 (因为是旋涂)，且调变范围较窄，成功。当然，在没有想好整个商业模式前，我只好把这项研究结果先放在仓库等到适当时候再解封了。 不知道是自己运气好一次找到对的石墨烯材料，还是因为愿意不断尝试与分享，我们一年研发成果的产出比几个研究院加起来还要可观。我自己观察发现，原先我有五类石墨烯材料，若加上可区分粉体及悬浮液两种，再控制三种石墨烯片径、横向尺度 (包括量子点)及是否官能基来计算，我家的石墨烯材料的排列组合已经上百种，但同业才不过一二种。最近，又发现导电油墨及透明导电浆等二三级加工物也可以直接贡献所能，你说，我怎么会担心后端应用技术无法突破，接下来两篇就是延伸二级加工物对石墨烯应用技术的内容。 这篇谈到导电类应用技术的铜铝合金电缆。复合金属在志阳科技现阶段是除了碳纤维以外，还无法掌握的应用技术。我们研究了很多有关粉末冶金的知识，在先前复合金属篇也已经谈到一些。但复合金属毕竟不是复合高分子那么容易去控制晶体，我想我比较担心的是某些金属与碳材存在润湿性问题，及一般金属结晶过程温度偏高，石墨烯抗氧化温度仅 650℃会受限制。不过，打从自润轴承有了稍微满意的结果后，我们倒是期待有机会继续进行钛、镁合金等研发工作。 去年 12月我第一次回老家合肥与某家合金电缆厂讨论如何改善导电率的问题，理论上铜的导电性较高，那为何还要使用铝加入铜呢？很大因素在铜比较贵，而铝是金属里产量比较大的，再者，铝的强度比较高可做于支撑功能。在满足铜等电器性能的前提下，使用铝合金电缆的重量是铜芯的一半，其截面是传统铜芯电缆的 1.1~1.25 倍，价格比传统铜芯低 15~30%。 先前做铜锡粉末时就知道铜对碳溶解度相对较小 (< 0.001%原子分数)，导致铜完全抑制碳的沉淀，无法轻易合成。而过去文献显示铜族金属 (Cu、Ag、Au) 合成在触媒颗粒大小、结构稳定性是主要因素，而碳的溶解度是次要因素。所以，我们退而求其次，先从表面改善导电率开始，因为整个电缆属于并联系统。但我们也发现如果铜线直径在微米级时，过去曾有人使用 CVD 制备石墨烯薄膜在电缆表面，效果不错。但不能適用在本项目。 我们以前就知道透过石墨烯添加到高分子材料中改善导电材料的性能，在导体表面覆盖石墨烯薄膜可以提高导电性，优化对电场的均化效果，提高电缆产品的安全性和可靠性。简单来说，就是在电缆表面形成一层抗氧化层，而石墨烯除了导电率高以外，还有它具备高的阻绝性更是加分。 我们分别使用导电油墨及透明导电膜进行涂布，受限于手工涂布在表面并不像外面淋涂的制程那么均一性，但我们经过测试结果整体改善率约 0.3%。我觉得不满意，你知道我们老乡怎么说？宫总呀，您知道全国电力只要改善那 0.3%，中国一年节省多少电力浪费呀？管它的，客户满意就行，我後面再来慢慢改善。结果，我们决定共同在江西共青城成立全球第一家石墨烯铝铜合金电缆厂。 这个应用技术的成功最像个无厘头，本来是要比照铝铜合金电缆做抗氧化层来增加导电性，结果意外找到石墨烯作为抗噪声的功能。本来肠枯思竭找不到这篇写前言的灵感，刚好群友提到 IBM 花了 20 亿美元投入石墨烯到现在还没有具体成果，应该是技术难以突破吧。我认为这只是表面见到的现象，原因呢？或许是思维还是站在半导体的角度去看，又或许只有 CVD制程这个选项，但无法控制单晶的形成。当初爱迪生发明电灯时连碳纤维都用上了，虽然后来用钨丝，但谁知道几十年以后碳纤维成为高附加价值的材料呢。 这篇谈到导电类应用技术的抗噪声音频讯号线。音频讯号线有人称它为标准电平信号线，它是音源与扩大机之间的连接线，它的传输电平在 1V 左右，也是屏蔽型的传输线。音频讯号线它的两头均为 RCA 同轴插头（俗称莲花插头），所以被称作 RCA 讯号线。使用于目前市场上出售的 CD 机、VCD机、DVD机、LD机、卡座、调谐器等音源设备，与 HI - FI 发烧扩大机、AV 扩大机等音频处理/放大设备的连接。这种线使用广泛，属不平衡传输类型，具有一定的抗干能力。音频信号线是由导线和插头两项基本部分组成，一般最常用的讯号线是同轴结构，就是我们所称的非平衡讯号线，最中间是线芯，然后是一层绝缘体，绝缘体外围会有一层碳物质导电体，这看起来黑黑好象橡胶一样的物质是会导电的，主要是减低电流通过的噪音；再来就是一层由铜芯或是类似的线芯编织而成的屏蔽网，这屏蔽网就是俗称的地线，焊接在接地点后会让同轴线完成一个回路，然后就是线最外层的 PVC 外皮了，有一些线材为了增强抗噪能力，会再加一层编织隔离网，不过要留意的是多数的隔离网都是装饰用，并不具抗RFI/EFI射频的功能。 从学理来看，信号走在路径上因为阻抗的变化所产生的反射能量亦随着变化，阻抗越大，所产生的反射能量也越大，而噪声强度亦随着反射能量的变化而随着成正比关系变化。而噪声系以单端信号路径的型态，其回流必须走在其最近距離的連续金属平面上，该金属平面 (又称信号传输线的參考面)的回流路径就像信号传输线 (Signal Trace)照镜子一样，其形狀及路径就像镜射影像一样，映照在最近距離的金属參考面上，回返电流信号就走在參考面裡，路径所构成的面积越大则所形成的回流面积也越大。此回路面积在高频的时候极容易受到高频耦合效应而造成耦合輻射噪声产生。bingo，以前教过各位要解决高频问题就是从提高电导率做起，不是又验证石墨烯在导电的强项吗？ 这个试验在1月间在深圳某家音响线厂进行，我的同事在哪里忙了三天也当场经过仪器测试才告知我这个好消息，而我们是希望导电油墨整个取代金属隔离网。线材的主要目的是传输信号，所追求的终极目标应是将信号真实完整无缺地传输，不因线材本身材质和结构造成信号损耗或出现失真引致声染色。而金属隔离网就是要隔绝电磁波的干扰。芯线越多就越粗直径就越大，例如﹕10mm 的隔离网，芯线交叉就可能达 22 线以上。另一方面，网的密度越高，隔离的频率越高。 经过测试后发现﹕芯线加有石墨烯比芯线未加石墨烯在高频 1.8GHZ 和 1.9GHZ 衰减有明显的改善﹔芯线加有石墨烯摇摆破裂试验 12000 次后，在 2.4GHZ 衰减明显增大。我们认为是石墨烯导电油墨在极低的传输损耗与良好的屏蔽性能起了一个突出的表现。 有人把石墨烯当作神奇材料，认为应该去发展更高附加价值的应用技术，那是还站在每公克 2000元的思维。对我来说，石墨烯只不过是一种特殊的碳材，我希望看到的还是能普及到任何领域去。我的同事告诉我，依中国对产业的分类有十三种，石墨烯能够应用的领域就已经占了十二种，我更正了他的讲法说互联网也需要用到石墨烯，所以，石墨烯将会在我们的周遭无所不在。越了解石墨烯就越想尽快把它独特的优点展现出来，当然，最简单的方式就是以现有市面领先产品做标竿，只要性价比有优势，消费者自然会买单。 这篇谈到导电类应用技术的聚丁烯树脂导电膏。Ideal Noalox导电膏是前篇安徽铝铜合金电缆厂提出的需求，过去他们都是采购原厂的导电膏，作为接头与电缆间的介质。这款导电膏的成分包括聚丁烯树脂，还加入二氧化硅及锌粉做为导电网络用途。聚丁烯是一种粘性、不干性液体材料，属低聚物（平均分子量在200-3000）通常不单独使用，这里作为电器绝缘油。 其实我们在 2013 年第四季就已经开发出多款不同树脂做基材的导电油墨，对于聚丁烯树脂倒是第一次尝试。请大家回顾我们以前教导各位在石墨烯高分子复材的设计思维，在选定树脂以后，就要解决石墨烯粉体与树脂间界面问题，最后才是比对与现有产品间的性价比优劣。有别于过去导电油墨系以热烘烤条件进行固化，这款产品反而比较像我们在导热膏的形态要保持稍微流动。但基本的导电机理没有甚么特别的，就等最后结果出炉再来更新本篇内容了。 很多人惊讶我能在这么短的时间内完成这么多的研究，即便是资金短绌也是央请朋友帮忙先继续进行，我总觉得欠大家一份情。昨晚跟某位群友说明志阳科技建置石墨烯平台的概念，他很感慨中国进行科研的短视现象，我们倒希望先从自己做起，不为专利及论文做些「伪科学」，尽量以实现有用的研发成果才能对人类社会有所贡献。这次提前要做超级电容是被 Zap & Go 逼上梁山的，明明还在概念阶段就说今年要上市，明知是个幌子，身为中国人怎么让他们取得先机。 这篇谈到能源类应用技术的超級電容行動電源。据 Zap & Go 在 Indiegogo 网站上集资的行动电源，虽然只有 1,500mAh 的容量，但因为采用石墨烯为制作原料，因此只要短短五分钟就能把行动电源充饱，然后能再次使用。请注意，是这个行动电源充电时间，不是把放电到你的手机五分钟。搞笑，传统锂电池行动电源不行，那只好用超级电容了。但吊诡的是传统行动电容也比这个充电时间短，所以可以看出来是在操作「石墨烯」概念而已。但我还是要感谢他们，一则他们引起全球对石墨烯的目光，一则加速了我们提前布局石墨烯超级电容的脚步。 事实上，石墨烯微片应用于超级电容的效果比石墨微片还要差，原因在石墨烯边缘的附着力大于石墨烯表面，表面的大 p 键是饱和的，不利于吸附。但改性石墨烯透过将连接石墨烯上碳原子的连续单体制造缺陷，使缺陷处出现不饱和吸附力大增，再者，加大石墨烯片的间距，有利于电解液浸润。 以 1500 mAh 充电 5 分钟、输出 2.5V、0.1A 来计算，依公式 I*rt／rV，所以C = 12法拉 (外面动辄 5000 法拉产品用在公交车上面)，难度不高。我们内部讨论一举提高到 2500 mAh，这样诚意总够了吧。过去台湾曾以石墨烯与 SCNT 复材制备超级电容电极，搭配有机电解液获得 201 F/g 比电容量，能量／功率密度分别为 62.8／58.5 KW／kg﹔若进一步搭配具有高分解电压的离子溶液 (4V)，比电容量增加到 280 F/g，能量／功率密度达到 155.6／263.2 KW／kg。我目前就是与该课题组合作开发的。初步订定规格为﹕ 行动电源 (5v／2500 mAh) 以有机系锂离子超级电容技术机会较大。 1).操作电压﹕1.5~5 V 2).比电容量﹕100 F/g 3).电极片能量密度﹕42.5 Wh/Kg 4).电极片功率密度﹕5 KW/Kg 5).循环寿命﹕1000 cycles，97.6% 我们也评估会遇到这几个问题，包括﹕ 1).超级电容电压会随放电而下降，假设应用于行动电源上，而不外加变压系统，实际可充电的电压范围为 (3.8~5 V)。 2).添加变压系统，则要考虑转换效率问题。 3).串联情况下，Ctotal = Cell／电容数量，因此在 5V 的情况下，还要将整体电量乘 5 倍，方能符合实际可放电量。 4).串联情况通常降低额定电压，以便降低电压不平衡对系统寿命的影响 (EX: 额定电压*0.95)。 这点还是需要先试才能去解决它。 |
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