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石墨烯将推动下一代节能汽车的发展

通过将热能转化为电能,石墨烯可能会推动更环保更省油的汽车未来。汽车发动机所产生的热量如果不收集起来被会被浪费掉,如果可以利用它给汽车电池充电或给空调系统供电,这可能成为下一代混合动力汽车的一个显著特征。目前普通汽车约损失70%燃油所生成的能量用于产热。要利用那些损失的能量需要一种热电材料,它可以将热能转化成电流。热电材料能将热能转换为电能,反之亦然,诸如冰箱。这些设备的挑战是使用一种电的良导体而且散热良好的材料。

目前,显示出这些性质的材料通常是有毒的并且在非常高的温度下工作 – 比汽车发动机产生的更高。通过添加石墨烯,新一代复合材料在汽车上的使用可以减少全球的碳排放。英国曼彻斯特大学的科学家与欧洲热力学有限公司合作,已经提升了低成本热电材料在汽车行业更广泛使用的潜力。该小组由Ian Kinloch教授、Robert Freer教授和Yue Lin教授领导,他们在锶钛氧化物中加入少量石墨烯。所得到的复合物能够在很宽的温度范围内甚至室温下,将那些通常被当废物浪费掉的热量转换成电流。

Freer教授说:“当前氧化物热电材料受制于他们700摄氏度的工作温度,这一直是妨碍热能(有时被浪费)利用效率提高的难题。“我们的发现表明,通过在基体材料中引入少量石墨烯可以将热操作窗口降低到室温,这就为大范围的应用提供了可能。“新的材料将把3-5%的热量转化为电能,这并没有多少,但考虑到普通车辆以浪费热量和摩擦的方式损失大约70%燃料提供给它的能量,利用热电技术回收,哪怕只是这些能量的一小部分,也将是值得的。这项研究发表在杂志ACS应用材料与界面上。石墨烯的多种高级性能和小尺寸将导致热能在材料中的传递减慢,实现所期望的较低工作温度。

提高燃油效率同时保持性能,一直是汽车制造的驱动力。当作为复合材料被用于底盘或车身以减轻相对于传统材料的重量时,石墨烯也可有助于燃油经济性和安全性。石墨烯是在2004年曼彻斯特大学由Andre Geim爵士和Kostya Novoselov爵士首次分离出来的,这也为他们赢得了2010年诺贝尔物理学奖。该大学是石墨烯研究的摇篮,这里有40多个工业合作伙伴与£61m国家石墨烯研究院一起研究石墨烯相关的项目。

来源:新材料在线

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