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碳素新產業實用化大潮(上):CNT與石墨烯你追我趕【2】

2014年03月05日13:26    

將實現以往100倍的感度

有望在幾年內實用化的傳感器方面,採用石墨烯的開發案例遠遠高於CNT(圖3)。感度和響應性達到現有技術100倍以上的情況屢見不鮮。

圖3:利用石墨烯的傳感器將實現出色的性能

本圖為利用石墨烯的傳感器開發示例。諾基亞的濕度傳感器響應性非常快(a)。石墨烯MEMS共振器正針對微量材料的測量用途進行開發(b)。硅環型光調制器可將通信性能提高至數十倍(c)。(圖(c)由NTT提供,圖片由各公司拍攝)

例如,諾基亞2013年11月發布的柔性濕度傳感器的響應性還不到0.1秒,達到了10秒以上的現有產品的100多倍。“也許可用於利用呼吸的用戶界面”(諾基亞)等,有望擴大新用途。

電池和電容器:面向電極量產“魔法粉”

有望繼透明導電膜和傳感器之后實現實用化的是電池類。可作為燃料電池、雙電層電容器(EDLC)、鋰離子充電電池的電極導電輔助劑使用(圖4)。NEC已開始面向鋰離子充電電池量產直徑為2∼5nm、介於CNT和富勒烯中間的材料“碳納米角”。號稱是能“大幅提高性能的魔法粉”。

圖4:納米碳材料在電池領域也大展身手

本圖為CNT在燃料電池、雙電層電容器及電容器等領域的利用方法以及利用CNT提高的性能。((a)由九州大學拍攝,(b)和(c)由日本貴彌功拍攝。)

日本貴彌功公司在EDLC“納米混合電容器(NHC)”中,利用多層CNT實現了約30Wh/L的能量密度,是現有產品的3倍。計劃2015年之前量產。

該公司預計,普通電容器的電極也將使用單層CNT(圖4(c))。單層CNT的合成利用日本產業技術綜合研究所和日本瑞翁(Zeon)等開發的“超速成長(SG)法”。日本貴彌功理事、技術本部基礎研究中心長玉光賢次介紹說,“利用SG法合成的單層CNT雜質少,因此無需粘合劑即可與鋁集電體粘合”。這樣的話,(1)鋁集電體與CNT間的接觸電阻減少,輸出密度提高至3倍﹔(2)對高電壓的耐性提高,能量密度也隨之提高。(作者:野澤 哲生,日經技術在線!供稿)

(責編:值班編輯、庄紅韜)

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