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铌钨氧化物替代石墨烯 或能实现电动车快速充电

来源:未知   作者:admin    发布时间: 2018-08-08 02:38   浏览:

铌钨氧化物替代石墨烯 或能实现电动车快速充电

  Ramrez等运用SPS法制备GO(graphene oxide) / Si3N4复合材料,研究证明,GO / Si3N4复合材料有较大的电导率值,当r-GO含量为4 vol%与7 vol%时,测得的导电率为1 S/m与7 S/m。另外,此还原烧结法能避免石墨烯片热处理过程中产生高度弯曲,且能让石墨烯均一分散在陶瓷基中,并使Si3N4基体得到晶粒细化。

  除了商业上的挑战,硅性能是否会持续改进也是不确定的,因为创新已经达到材料的物理局限性。例如,节点长度正在接近传导通道宽度,这会致使性能受到严重限制:硅晶体管将由于隧道效应、泄漏和热问题等小维度的量子效应而停止工作。光刻、仪器和纳米结构制造的局限性也将阻碍进步。

  据外媒报道,科学家们(化学)用铌钨氧化物(niobium tungsten oxides,NTO)制作了锂离子电池电极(battery electrodes),铌钨氧化物的结晶结构或能实现电动车的快速充电,其中的一种方式,就是加速锂离子在锂电池电极内的进出速率,从而大幅缩短充电时间,科学家们需提供纳米尺寸的活性颗粒物(active particles),从而缩短粒子的移动距离。不幸的是,该方式将导致材料的尺寸增大,增加成本并导致材料结构不稳定。

  目前石墨烯在手机上运用最广泛的恐怕还是被当作散热涂层,但是不少厂商已经在准备石墨烯电池了,而华为就是其中一员,其在石墨烯技术上储备也是也颇丰。具体来说,年底发布的Magic二代就将搭载石墨烯电池,不过具体方案来自哪家还不清楚,极有可能是华为自己研发的记过。

  早在聯合國2010年對伊朗擴大制裁時,隔年因怕銀行遭受國際制裁,廠商收不到錢,國內就訂了台伊清算機制,只要廠商拿到貿易局核發輸出伊朗貨品證明書,出口商即可向清算銀行取款。

  原子级的晶体化学(crystal chemistry)属性还能防止所存储的锂离子排序(ordering)及结构重组,从而在快速充放电情况下放缓锂离子的运动。

  娄玥芸以氧化石墨烯与有机硅烷改性的氧化石墨烯材料作原料,以Al2O3多孔陶瓷为载体,采用浸渍提拉法制得连续无缺陷的石墨烯陶瓷复合膜。同时运用硅烷GLYMO改性接枝陶瓷载体法,可使氧化石墨烯膜层与载体层的结合性更好,且复合膜的渗透性能稳定。

  爱尔兰科克大学材料科学家(materials scientist)Colm O’Dwyer表示:“相较于早前的材料,在特定条件下,铌钨氧化物晶体材料的膨胀率被分别限制在5.5%和2.9%。通常,阴极材料的膨胀率较高,而硅等阳极材料则例外,其膨胀率为200%-350%。因此,需要将实现其体积的纳米化,从而避免破碎(size reduction)。科研人员采用新结构可避免大面积的膨胀,主要利用其内在的各向异性(inbuilt anisotrophy):某个方向上的扩张可被其他方向的收缩抵消。”简单点说,就是铌钨氧化物晶体材料需要纳米化,因为由于材料本身的原因,容易破碎。

  综上所述,目前铌钨氧化物替代石墨烯,实现快速充电这件事,在技术上还有待提升,很多步骤还需完善,距离解决电动车充电耗时这一天,应该不远了。返回搜狐,查看更多

  但Grey提醒道,铌钨氧化物晶体材料的诞生,只是快充技术中的一环而已,务必对所有的电池部件进行优化,才能实现快充。为此,科研人员还需要设计整套基础设施。她补充道,若你的车载电池可在1分钟内完成快充,那么在充电前,还需要对家中的所有电路进行熔接(fuse)。

  美国MONIKER公司的研究人员Alba Centeno等通过掺了石墨烯改善陶瓷的导电和机械性能,开发出了新型石墨烯陶瓷材料。公司旗下的Graphene团队研究开发了一种新型氧化石墨烯溶液,论文已经收录于《Chemistry - A European Journal》。他们运用SPS使得氧化铝和氧化石墨烯溶液的混合物得到均化,放电等离子烧结技术会释放高电流同时快速烧成陶瓷材料。从试验结果可以看出,石墨烯掺入量为0.22%,陶瓷的防裂纹增值与抗拉强度性能提升大于50%,导电性提升近1.0×108倍,但其它方面的性能未有明显变化。将石墨烯加入氧化铝陶瓷能增强其机械性能、导电性、抗拉强度且其它性质不受影响。之后,他们还研究了将石墨烯掺入矾土,提高了其抗拉强度,并改变了陶瓷材料脆硬的弱点。此技术工艺简易,周期短,可用于各种领域。另外,能利用此技术改善如ZrO2、SiC、TiO2与Si3N4等其它陶瓷材料。

  在未来的10到25年里,石墨烯将取代硅作为半导体的主要材料,前提是研究人员能够找到克服其带隙限制的方法。即便如此,石墨烯将在应用程序中利用其技术的优点(如高速、低损耗、规模小和灵活性)比其他材料更适合电子应用程序(见表5)。我们的分析计算了数据处理、无线通信和消费电子产品中石墨烯的总可寻址市场价值将为1900亿美元。

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  英国剑桥大学的Clare Grey率旗下团队,制作了Nb16W5O55和Nb18W16O93两款材料,其明洞结构(open tunnel structures)可确保电池充放电期间的材料稳定性,使锂离子的流动通畅。两款铌钨氧化物或可被用作阳极材料,可替代常见的石墨烯材料,实现大型客车或有轨电车的快速充电。

  从突破性发现到变革型工业应用的道路可能是漫长且迂回的。通常,紧随第一次可能的重大发现是几十年的开发、改进和试验。即便如此,也无法保证一定会成功。世界各地的实验室里到处都充斥着曾经很有前途的技术,但这些技术从未在市场上获得商业用途。这一先例让高管们在决定何时何地投资新兴创新时举棋不定。对于每一个把赌注押在新兴数字技术上的公司来说,有数十个竞争对手完全错过了这股潮流,他们必须迎头赶上。时间将会告诉我们,柯达最近进军比特币行业,是一项孤立的举措,还是一个有先见之明的长期战略。

  石墨烯目前无法大规模应用的主要原因有两个。石墨烯的转移和涂层过程的要求需要在制造过程中得到充分发展和整合。此外,石墨烯的成本必须大幅降低,才能实现商业化大规模生产。我们预计,至少需要5到10年的时间来解决这些问题后,石墨烯才能成为硅的一种可行替代品。

  研究小组成员Kent Griffith表示:“单从重量角度看,相较于标准的锂离子电池,该材质所提升的电能似乎并不多,但这类电池应用通常都用于空间受限区域,相对于重量,空间因素更为重要。你不妨想象下,若某辆电动车的车载电池并不需要提供高动力输出或快速充电,是否可将其用作双部件系统(two component system)?这类材料可被用于加速及快充,为其他的轻量化石墨阳极提供功能上的增补。”也就是说,新款材料颜研制出的电池在空间受限的区域,能发挥出更棒的效率。

  张国英,梁文阁以石英砂作原料,运用颗粒堆积法,1300℃保温1 h制备了二氧化硅多孔陶瓷,在将陶瓷浸渍氧化石墨烯溶液时发现,陶瓷的吸波性能发生明显变化。当氧化石墨烯质量分数是0.004%时,其涡流损耗导致陶瓷的吸波性比纯二氧化硅多孔陶瓷增加75%,反射率为-5 dB。而浸渍过量氧化石墨烯则会出现陶瓷对电磁波的全反射。

  為避免廠商貨品賣至伊朗違反國際相關規定,經濟部國際貿易局公告不適用貿易款項清算機制貨品項目,共有石墨金屬、貴金屬、汽車產業零組等三大類。貿易局表示,並非禁止這些廠商出口,而是提醒出口商,以上商品不在清算機制保障範圍內,屆時可能會有收不到錢損失。

  半导体公司发现自己处境艰难。数十年来,硅的常规创新使该行业一直保持盈利和不断取得令人印象深刻的性能改进。最近,企业越来越难以从硅中获取更多价值。这种困境让企业一直在思索用什么材料来取代硅以及何时取代硅。以石墨烯为例,它被誉为是一种具有等同于或超越硅性能潜力的奇迹材料。然而,这种材料的商业化可能需要25年的时间,需要在研发和资本成本上投入大量资金才能将其投入生产。由于目前大量的资金都被分配给了硅,公司高管们必须确定合适的时机,将重心转向下一种物质——即使效果不一定得到保证。

  历史表明,有些技术需要很长时间才能商业化,但一旦进入市场,它们就能迅速改变行业。根据我们的经验,有过利用广泛网络发现下一个革命性技术的公司,往往更有能力承受行业颠覆。

  另外,从石墨烯的原材料和生产加工分析来看,石墨烯的应用,特别是在陶瓷中的实际应用,应该考虑以下几方面。