Cacbon là một trong những nguyên tố quan trọng nhất. Nó có những đặc tính độc đáo và là nền tảng của mọi sự sống trên trái đất. Carbon nguyên chất có thể là kim cương cứng hoặc than chì mềm.

Bởi vì vật liệu này được làm từ than chì và chứa đặc điểm cơ bản của olefin-liên kết đôi giữa các nguyên tử carbon, nên nó được gọi là graphene. Trên thực tế, graphene ban đầu tồn tại trong tự nhiên, nhưng rất khó để bóc tách cấu trúc một lớp. Các lớp graphene được xếp chồng lên nhau để tạo thành than chì và than chì dày 1 mm chứa khoảng 3 triệu lớp graphene. Độ bám dính giữa các lớp lỏng lẻo và dễ trượt, làm cho than chì rất mềm và dễ bong ra. Một cây bút chì lướt nhẹ trên giấy có thể để lại dấu vết của một số lớp graphene.

Các nhà khoa học đã tiến hành các nghiên cứu lý thuyết về các cấu trúc giống như graphene vào những năm 1940, nhưng trong một thời gian dài kể từ đó, các nỗ lực sản xuất graphene một lớp đều không thành công. Một số người nghĩ rằng vật liệu hai chiều như vậy là không thể ở nhiệt độ phòng. Dưới sự tồn tại ổn định. Tháng 10 năm 2004, một bài báo đăng trên tạp chí "Science" của Mỹ đã lật ngược nhận thức này. Andre Heim và Konstantin Novoselov, làm việc tại Đại học Manchester, Vương quốc Anh, đã hoàn thành màn "ảo thuật" của mình bằng băng dính thông thường.

Họ đã sử dụng băng dính để dán các mảnh từ than chì, vẫn còn chứa nhiều lớp graphene. Nhưng sau khi dính liên tục từ 10 đến 20 lần, các mảnh này ngày càng mỏng hơn, cuối cùng tạo ra một số graphene một lớp. Phương pháp tưởng chừng như rất đơn giản và không đòi hỏi công nghệ cao này không phải là phương pháp đầu tiên của họ. Ai đó đã thử trước đây, nhưng không xác định được graphene một lớp.

Heim và Novoselov đặt những lát mỏng đã bóc vỏ lên một chất nền oxit silic. Hiệu ứng giao thoa của ánh sáng làm cho lát mỏng xuất hiện những vệt nhiều màu sắc dưới kính hiển vi, giống như hiệu ứng của màng dầu trên mặt nước. Sử dụng hiệu ứng này, họ đã quan sát thấy graphene một lớp. Bằng cách này, vật liệu tinh thể hai chiều đầu tiên đã chính thức xuất hiện. Sau đó, một số vật liệu hai chiều khác đã được chuẩn bị, chẳng hạn như tinh thể hai chiều của boron nitride và molypden disulfide.

Graphene có ý nghĩa đặc biệt đối với nghiên cứu cơ bản trong vật lý. Nó cho phép một số hiệu ứng lượng tử chỉ có thể được thảo luận trên giấy trước khi có thể được xác minh thông qua các thí nghiệm, chẳng hạn như các electron bỏ qua các chướng ngại vật và đạt được các giao cắt ma quái. Nhưng điều thú vị hơn là nhiều triển vọng ứng dụng "cực đoan" của nó. Tuy nhiên, loại thay đổi nào mà carbon hai chiều này sẽ mang lại cho thế giới loài người thì ngay cả những nhà nghiên cứu đã đoạt giải Nobel cũng không thể dự đoán được.
Có ba lý do: Một mặt, bất kể trong nước hay nước ngoài, không có phương pháp tổng hợp công nghiệp nào được tìm thấy về mặt kỹ thuật để thu được graphene đơn tinh thể diện tích lớn. Mặt khác, chuỗi công nghiệp hạ nguồn của graphene vẫn chưa hình thành trên thị trường và nhu cầu về graphene là lớn nhất. Đó chỉ là các viện nghiên cứu khoa học và phòng thí nghiệm lớn, và không có một lượng lớn graphene nào được đưa vào hoạt động công nghiệp.

Ngay từ năm 2010, các nhà nghiên cứu từ Đại học Sungkyunkwan ở Hàn Quốc và Tập đoàn Samsung đã sản xuất một màn hình hiển thị trong suốt và linh hoạt bao gồm graphene nhiều lớp và một tấm nền polyester. Vào thời điểm đó, Hong Bingxi, giáo sư tại Đại học Sungkyunkwan và là tác giả tương ứng của bài báo, đã đề xuất rằng phương pháp của họ có thể được sử dụng để sản xuất pin mặt trời, cảm biến cảm ứng và màn hình phẳng dựa trên graphene. Nhưng ông cũng thừa nhận vào thời điểm đó rằng còn quá sớm để sản xuất và thương mại hóa quy mô lớn - 5 năm sau, phương pháp của Hong Bingxi vẫn còn trong phòng thí nghiệm của Samsung và Đại học Sungkyunkwan ở Hàn Quốc.

Khía cạnh cuối cùng là chi phí chuẩn bị graphene. Do không thể sản xuất hàng loạt, chi phí điều chế graphene vẫn cao và giá thành cao cũng cản trở tốc độ công nghiệp hóa ở thị trường hạ nguồn. Trước đây, giá của graphene cao tới 5.000 nhân dân tệ/gram, đắt gấp nhiều lần so với vàng. "Cái lọ gì đó đắt hơn vàng cũng không có gì lạ. Vài gam bột graphene trị giá hàng trăm nghìn nhân dân tệ. Lúc ngồi máy bay, chúng tôi bị mấy người ngăn cách để di chuyển, sợ rằng sẽ bị bị kiểm tra an ninh tịch thu." Các công ty khởi nghiệp được nghiên cứu thường mô tả nó theo cách này.

Tại Canada, Grafoid và Đại học Quốc gia Singapore đã thành lập trung tâm nghiên cứu graphene lớn nhất thế giới (NUS) và khai trương một cơ sở sản xuất mới ở Ontario vào năm 2014. Cơ sở này rộng khoảng 20.000 mét vuông, chủ yếu sản xuất bột graphene. Vào thời điểm đó, người phụ trách công ty tuyên bố rằng họ có thể sản xuất hàng loạt graphene chất lượng cao với giá thành thấp. Tuy nhiên, đã hơn một năm trôi qua, căn cứ này vẫn chưa có tin tức gì mới.

Do đó, chủ yếu là các vấn đề kỹ thuật thực sự cản trở ứng dụng quy mô lớn của graphene. Trong số đó, việc phát triển các phương pháp tổng hợp nhất quán và có thể tái sản xuất cho graphene chi phí thấp, quy mô lớn và chất lượng cao là khó khăn lớn nhất.

Một điều thú vị mà mọi người đã quen thuộc là Andre Gaim đã sử dụng băng dính để lấy graphene. Nhưng điều mà mọi người không biết là graphene thu được bằng phương pháp này có kích thước nhỏ, thường là từ 10 micron đến 100 micron, và có nhược điểm là năng suất thấp và giá thành cao, không thể đáp ứng yêu cầu của công nghiệp hóa và quy mô lớn. sản xuất.

Sau đó, phương pháp khử oxit graphit là một trong những phương pháp được sử dụng phổ biến nhất để điều chế graphene. Tuy nhiên, phương pháp này chủ yếu thu được bột graphene, loại bột này có nhiều khuyết tật và tính chất cơ, điện kém. Axit sunfuric đậm đặc là cần thiết để oxy hóa than chì, đây là một vấn đề khó khăn trong xử lý chất thải công nghiệp.

Sau đó, người ta cho rằng không cần dùng than chì để điều chế graphene mà chỉ cần cố gắng làm cho các nguyên tử carbon tạo thành màng mỏng. Sự lắng đọng hơi hóa học (CVD) xuất hiện vào thời điểm lịch sử. Phương pháp này đưa các khí như ethylene hoặc acetylene vào buồng phản ứng và phân hủy các khí này ở nhiệt độ cao. Sau khi làm mát, các nguyên tử carbon được lắng đọng trên bề mặt của chất nền để tạo thành graphene. . Mặc dù CVD có thể đáp ứng các yêu cầu sản xuất graphene quy mô lớn và chất lượng cao trên quy mô lớn, nhưng vấn đề là do chi phí cao và quy trình phức tạp nên việc áp dụng phương pháp này trong điều chế graphene bị hạn chế.

Do sự khác biệt rất lớn trong phương pháp chuẩn bị, giá cả giữa bột graphene và màng CVD cũng chênh lệch hàng nghìn lần. Ví dụ, 1 gam bột graphene chỉ có giá dưới 10 nhân dân tệ, trong khi 1 mét vuông màng graphene có giá từ hàng chục đến hàng trăm nhân dân tệ và trọng lượng của nó thực tế chưa đến 1 mg.

Có một phương pháp chính khác - phương pháp tước dung môi. Do toàn bộ quá trình tẩy da chết ở pha lỏng không tạo ra bất kỳ khuyết tật nào trên bề mặt graphene nên nó mang lại triển vọng ứng dụng rộng rãi cho ứng dụng của nó trong các lĩnh vực vi điện tử, vật liệu composite đa chức năng, v.v. Nhược điểm cũng là năng suất rất thấp.

Do đó, từ quan điểm ứng dụng, graphene hiện đang trong giai đoạn kể chuyện. "Ngoài ra, các tiêu chuẩn công nghiệp hiện tại về kích thước, tính đồng nhất và độ tin cậy của graphene trong thiết bị điện tử tiêu dùng vẫn chưa được xác định, do đó, việc sử dụng thực tế của graphene trong thiết bị điện tử tiêu dùng vẫn chưa được chứng minh." Zhu Hongwei tin rằng than chì Hiện tại, ene có thể chế tạo các thiết bị quy mô nhỏ trong phòng thí nghiệm, nhưng chất lượng tích hợp và sản xuất hàng loạt không thể được đảm bảo. "Ít nhất vẫn chưa có hi vọng."

Trên thực tế, ngay cả bản thân Gaim cũng có những e ngại về việc thương mại hóa graphene hiện nay. Gaim tin rằng graphene là chất nền thúc đẩy sự phát triển của nhiều loại vật liệu hai chiều hơn. Nhưng đối với graphene, từ góc độ vật lý học mà nói, nó đã đạt đến một nút cổ chai, và trừ khi có một bước đột phá lớn hơn trong tương lai, nếu không rất khó để có thể tiếp tục cải tiến.

Trong tương lai, JUNLEE Energy, công ty đã cam kết nghiên cứu và phát triển pin, là một thách thức và một cơ hội. Đội ngũ kỹ sư R&D sẽ cung cấp cho thế giới loại pin năng lượng mới tiết kiệm hơn và sẽ cải tiến công nghệ pin lithium-ion để giảm tổng chi phí.

Tập đoàn JUNLEE là một nhà máy năng lượng tích hợp đầy đủ năng lượng, chuyên cung cấp Bộ lưu điện liên tục (UPS), Ắc quy axit-chì, Bộ ắc quy, Ắc quy xe điện, Ắc quy lưu trữ năng lượng, Nhà máy lưu trữ năng lượng, ắc quy Power pack Gel, Biến tần PV và Hệ thống năng lượng mặt trời.

Năng lực sản xuất đạt 200000 KVAH mỗi tháng. Sản phẩm áp dụng cho Xe điện, di động điện, hệ thống lưu trữ năng lượng mặt trời và gió, UPS, điện dự phòng, viễn thông, thiết bị y tế và chiếu sáng.

JUNLEE thành lập "Trung tâm nghiên cứu năng lượng" với nhiều sản phẩm Công nghệ cao hơn. Hơn 100 kỹ sư đã cung cấp các giải pháp một cửa kịp thời và hiệu quả.
Sứ mệnh của họ là phấn đấu mang lại nguồn năng lượng xanh cho thế giới.
Để tìm hiểu thêm về pin Li-ion, vui lòng tham khảo https://www.junleepower.com/