石墨烯發熱原理

利用超聲和攪拌等方法將石墨烯粉末均勻分散于有機溶劑中，得到濃度為0.05mg/ml～0.5mg/ml的石墨烯溶液，通過抽濾的方法將石墨烯均勻覆蓋于有機濾膜或水系濾膜之上，再通過機械剝離、浸泡或有機溶劑溶解的方法將石墨烯薄膜和濾膜分離，得到石墨烯薄膜，在石墨烯薄膜上加上電極，對其施加電壓即可產生熱量。由于石墨烯獨特的二維納米結構，大的厚徑比、高的比表面積的特性，通過以上的制備工藝，使得石墨烯片層之間形成均勻連通的導電網絡，在施加較低的電壓（1～10V）下即可產生較高的熱量。

主要是利用了石墨烯高效的傳熱能力，它的導熱系數比銅、鋁、鐵等金屬都要高，僅次于熱管，但石墨烯沒有像熱管那樣的工質、吸液芯等，因此可以根據需要制成各種形狀，如傳熱板、傳熱管，當然也能做成導熱膜。

LED，用電線連接到帶狀石墨烯。他們只是把石墨烯放在氯化銅（copperchloride）溶液中，進行觀察。LED燈亮了。實際上，他們需要6個石墨烯電路，形成串聯，這樣就可產生所需的2V，使LED燈發亮，就可以得到這個圖片。

這里發生情況就是銅離子具有雙重正電荷，穿過溶液的速度約每秒300米，因為溶液在室溫下的熱能量。當離子猛烈撞入石墨烯帶時，碰撞會產生足夠的能量，使不在原位的電子離開石墨烯。電子有兩種選擇：可以離開石墨烯帶，和銅離子結合，也可以穿過石墨烯，進入電路。

原來，流動的電子在石墨烯中更快，超過它穿過溶液的速度，所以電子自然會選擇路徑，穿過電路。正是這一點點亮了LED燈“釋放的電子更傾向于穿過石墨烯表面，而不是進入電解液。設備就是這樣產生電壓的

因此，這個裝置產生的能量來自周圍環境的熱量。他們可以提高電流，只需加熱溶液，也可用超聲波加快銅離子。只依靠周圍熱量，就可以使他們的石墨烯電池持續運行20天。但是，還有一個重要的問號。另一個假設是某種化學反應產生電流，就像普通的電池。

石墨烯的用途？

石墨烯的應用范圍廣闊。根據石墨烯超薄，強度超大的特性，石墨烯可被廣泛應用于各領域，比如超輕防彈衣，超薄超輕型飛機材料等。根據其優異的導電性，使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。石墨烯有可能會成為硅的替代品，制造超微型晶體管，用來生產未來的超級計算機，碳元素更高的電子遷移率可以使未來的計算機獲得更高的速度。另外石墨烯材料還是一種優良的改性劑，在新能源領域如超級電容器、鋰離子電池方面，由于其高傳導性、高比表面積，可適用于作為電極材料助劑。

導熱石墨烯的應用

導熱石墨片（TCGS-S）也稱石墨散熱片，是一種全新的導熱散熱材料，具有獨特的晶粒取向，沿兩個方向均勻導熱，平面內具有150-1500W/m-K范圍內的超高導熱性能，片層狀結構可很好地適應任何表面，屏蔽熱源與組件的同時改進消費類電子產品的性能。其分子結構示意圖如下：

中科院山西煤化所在石墨烯柔性散熱體領域今年已取得兩項重大進展。日前，該所系統研究了氧化石墨烯薄膜在炭化過程中的導熱性能演變機制，并獲得高性能熱還原氧化石墨烯薄膜。此前他們還與清華大學和中科院金屬研究所相關團隊成功研制出高導熱石墨烯/碳纖維柔性復合薄膜。

將納米石墨烯宏觀組裝形成薄膜材料，同時保持其納米效應是石墨烯規模化應用的重要途徑。山西煤化所與相關單位通過自組裝技術，構建結構/功能一體化的碳/碳復合薄膜。這種全碳薄膜具有類似于鋼筋混凝土的多級結構，其厚度在10~200μm之間可控，室溫面向熱導率高達977W/m·K，拉伸強度超過15MPa。這項研究解決了石墨烯導熱應用的難題，是石墨烯領域的一項突破。以氧化石墨烯為前驅體很容易獲得薄膜材料，但這種材料需通過熱處理才能恢復其導熱/導電性能。山西煤化所的研究結果表明，1000℃是薄膜性能轉變的關鍵點，薄膜的性能在該點發生質變。這一發現不僅解決了石墨烯熱化學轉變的基礎科學問題，也為石墨烯導熱薄膜的規模化制備提供了依據。

石墨烯基薄膜可作為柔性面向散熱體材料，滿足LED照明、計算機、衛星電路、激光武器、手持終端設備等高功率、高集成度系統的散熱需求。這些研究成果為結構/功能一體化的碳/碳復合材料的設計提供了一個全新視角。