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Small Methods: 水與石墨烯的美妙作用

當水分子撞上石墨烯,會有什麼美妙的事情發生?

研究發現,水分子和石墨烯之間的相互作用可以自發產生可觀的機械能和電能,由此可以製備出一係列新型的自驅動器件和產電器件,具有巨大的研究價值和潛在應用前景。

Small Methods: 水與石墨烯的美妙作用

水是自然界中最常見的資源之一,廉價,易得。另一方麵,石墨烯基的材料,作為近年來的明星材料,在能源轉換的各個領域,展現出了巨大的潛力。近日,北京理工大學化學與化工學院韓慶、曲良體研究團隊在Small Methods期刊上發表了綜述論文“Interactions between Graphene‐Based Materials and Water Molecules toward Actuator and Electricity‐Generator Applications”,係統總結了近期有關於水和石墨烯基材料間的相互作用原理與機製,並展現了其在驅動器件和產電器件方麵的重要應用前景。論文分別對不同狀態水(包括液體、水蒸氣、水溶液)與石墨烯基材料之間相互作用構建的驅動器件和電能發生器件進行了討論。

在石墨烯-水驅動器方麵,由於石墨烯與氧化石墨烯與水的親和能力不同,石墨烯基材料在水分子接近時,氧化的石墨烯表現為水分子的吸附作用,而石墨烯表麵則幾乎無明顯反應,因此片層內與片層間就產生不同的形變,造成機械驅動效果。

在石墨烯-水相互作用產生電能方麵,圍繞不同維度材料體係,包括一維石墨烯基纖維、二維石墨烯薄膜、三維石墨烯泡沫,分別詳細介紹了其電能發生的機理及最新研究進展,對不同產電機製,例如水流動誘導自由電子定向運動,水汽誘導含氧官能團梯度中氫離子定向遷移等展開討論。

對於這兩個新興研究領域,論文也探討了目前研究中存在的挑戰和可能的解決途徑和思路。論文發表於:Small Methods Pub Date : 2018-07-25 , DOI: 10.1002/smtd.201800108

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