由重力產生的石墨與一滴純水呈現出新的功能

由重力產生的石墨與一滴純水呈現出新的功能

一滴水通過石墨烯表面，產生約1伏的電壓，不斷地輸出電流。記者近日在浙江大學信息與電子工程學院副教授林世生的實驗室中看到，神奇的材料石墨烯具有一種新的功能——水在石墨烯中的流動。發電量。

準確地說，滴流發電的奇觀是由石墨烯及其輔助材料實現的，石墨烯是世界上最薄的材料，只有一個原子厚，大約是頭發厚度的50萬倍，因此石墨烯器件總是由石墨烯及其輔助材料構成的，過去人們往往更為關注關于石墨烯本身，卻忽視了輔助材料也可以起到重要作用。林世生曾與英國曼徹斯特大學諾貝爾獎獲得者、石墨烯發現者之一安德烈·海姆合作。石墨烯自2004年發現以來，就吸引了人們對研究的熱情，但發展起來了。相關應用器件的NT反應一直很慢，事實上，石墨烯被認為是一種有前途的材料的原因之一是它的強親和力，通過適當地將石墨烯與其他特定材料結合，我們可以發現這層薄碳原子的無限潛能。

林世生的團隊使用壓電薄膜作為石墨烯的支撐材料，從水滴中發電。壓電薄膜是一種壓電材料，它有其特殊的性能：當受到外力變形時，它能產生電荷。日常用品中有壓電材料，如打火機和麥克風，它們將微小的變形轉化為電活動。壓電薄膜也存在于可穿戴設備中，當你移動時記錄脈沖跳動。

但是單靠壓電薄膜是不能發電的。用金屬等其它材料代替石墨烯，不能使水流發電裝置與壓電薄膜結合在一起。林世生說，石墨烯的兩個重要性能在這里起著不可替代的關鍵作用：非常薄，導電性好。

當一滴水滴落下時，它的重力通過非常薄的石墨烯，引起壓電薄膜的變形，產生電荷，然后在石墨烯表面形成一層水分子或離子，然后水滴開始流動，石墨烯表面的帶電粒子隨之移動，這就導致了電荷的轉移。電子在石墨烯中的運動，就像電線中的電子從一個電極流到另一個電極。石墨烯中的電子運動非常快，達到每秒1000公里，約為光速的1%，大大超過了水滴的速度，從而實現了電流和電壓的連續輸出。

韓國城關大學林世生教授和金相宇教授共同研制了輸出電壓為1.1伏的石墨烯液滴發電裝置。理論上，通過串聯這些裝置，它們可以用作電池。中國科技大學吳恒安教授作為合作者，支持對石墨烯壓電薄膜水滴發電原理進行了理論模擬，得到了很好的數學結果，并在國際著名的功能材料等刊物上發表了這些研究成果。

石墨烯發電取得了很大的進展，以往的研究表明，滴到石墨烯上的鹽水溶液可以輸出電流，林世生說，這是工作中的鈉離子、氯離子等溶液本身，利用純水的重力，結合石墨烯和壓電材料的特性，可以得到很好的解決方案。材料發電是一個新的發現。首次提出了石墨烯與支撐材料之間的動態電荷相互作用，拓寬了人們對納米材料中水流感應電壓的認識，為從水流中獲取電能提供了新的思路，這一新發現表明石墨烯可以制備成敏感的生物傳感器或未來的能源設備。

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