石墨烯防腐应用

石墨烯防腐涂料形式

石墨烯水性防腐底漆

石墨烯水性防腐面漆

石墨烯油性防腐底漆

石墨烯油性防腐面漆

石墨烯防腐蚀涂料可有效延长水气及氧气穿透高分子基材的路径,降低氧气与水气透过率。

 
底漆层

面漆层

腐蚀电流
(μA)

石墨烯
环氧防腐涂料
V-IE10A

石墨烯
聚氨脂防腐涂料
V-IP20A

0.276

传统环氧防腐涂料

传统聚氨脂防腐涂料

20.15

传统锌粉环氧底漆

N/A

15.42

传统锌粉环氧底漆

传统聚氨脂防腐涂料

0.345

石墨烯防腐蚀涂料测试 石墨烯防腐蚀涂料测试
面漆 聚氨酯石墨烯防锈漆(双组份) 面漆 聚氨酯石墨烯防锈漆(单组份)
底漆 环氧石墨烯防锈漆 底漆 环氧石墨烯防锈漆
市售防锈涂料

小块样板:室内保存

大块样板:暴露于自然环境经过半年观测,市售油漆大块围板相较于小块样板已出现颜色变淡且表面开始出现些微锈蚀状态,石墨烯防腐涂料大块围板则尚未起变化。

面漆 市售氧化铁防锈漆
底漆 市售环氧防锈底漆

石墨烯散热应用

石墨烯散热产品形式

石墨烯喷涂浆料    石墨烯热导界面材料

石墨烯静电喷涂粉体  石墨烯散热贴片

常用的铝和铜散热鳍片利用其高热传导特性,将热源的热传导到鳍片他处,再配合热对流进行散热。但铝和铜的热辐射系数偏低,不利于将热散至环境中。石墨烯具有优异的热传导和热辐射性质,因此石墨烯散热材料搭配适合的机构设计,可显著改善传统散热产品的散热性能。


石墨烯喷涂浆料

利用喷涂的方式,使部件表面披覆石墨烯涂层,即使是复杂的3D结构皆可完整覆盖,方式简便且用量节省,在低成本下提升散热性能。

 


石墨烯散热材料涂布于不同构型的散热机件

石墨烯热界面材料

热界面材料(Thermal Interface Material, TIM)如导热膏,主要用来贴合热源与散热鳍片之间的缝隙,把芯片产生的热经由热界面材料传至散热鳍片。



(a)石墨烯导热膏 (热导率:> 6W/mK,体积电阻:~ 106 Ω,黏度:~100,000cps)

 





石墨烯散热贴片

比较试片 石墨烯散热贴片 市售散热贴片

总厚度低于100um

绝缘性> 10^8ohm

T(℃)热源温度 127.7 129.5
T(℃) 124.4 127.7

石墨烯导电应用

石墨烯导电浆料形式

石墨烯导电碳浆

石墨烯/银浆复合浆料

石墨烯抗静刮涂浆料


石墨烯导电碳胶

石墨烯导电碳浆可通过简易快速的印刷及低温的热固成型,大量制备高挠曲度及高导电的元器件,应用于智能产品领域.

使用喷墨印刷的石墨烯电路

使用铁氟龙网版印刷制作可挠曲的石墨烯电极

电阻率:<20 Ω/□/mil

附着度:100/100

铅笔硬度:> 5H

可涂覆基材 :金属 、塑料 、硅胶

优势:高导电度、可挠曲、耐水洗

石墨烯导电银胶

导电银胶常用在光电元器件上,具有制备温度低及工序简单的特点,但银胶散热不易且强度较差。通过添加石墨烯,不但可以有效改善散热问题,而且在维持导电性能不变的情况下降低银的用量。

片电阻:<0.01 Ω/sp.

附着度: 100/100

铅笔硬度: >3H

改善之热导率:>100%

石墨烯抗静电涂料

各类轻薄型电子消费产品生产加工过程中需要预防静电的产生。通过石墨烯的添加,可将绝缘材料片电阻降至108~1012Ω/sq.,并且保持透光度为60~80%。

(a)石墨烯抗静电可剥胶   (b)石墨烯抗静电可剥胶静电测试

(c)添加石墨烯片电阻1011 Ω/sq.  (d)未添加石墨烯片电阻1014 Ω/sq.

石墨烯复合材料

机械性质提升

石墨烯 / 碳纤维复合材

碳纤维复合材料具有强度和模量的优势,然而除了成本较高之外,材料本身径向强度差,且无法满足在高导电性和高韧性的特定环境中的使用需求;将石墨烯适当添加到碳纤维/环氧树脂复合材料中,可以提升整体的韧性与弯曲性等机械性质。


石墨烯/橡胶复合材

提升刚性 提升冲击强度 提升散热效果 提升韧性 减轻重量

导热/导电性质提升

石墨烯复合材料纤维

纤维材料:尼龙、聚酯

电阻率:<2×10^3Ω×cm         <30Ω×cm(coat)

热传导:>5W/mK

(a)纯聚对苯二甲酸丁二酯/石墨烯复合纤维`(纯聚对苯二甲酸丁二酯为纤维主体,石墨烯浓缩母粒在抽丝过程中披覆于外层`);(b)(c) 复合纤维微观图


石墨烯复合材料成型件

石墨烯含量 :30 wt%
适用塑料材料:PA、PC、ABS、PP、PET 、PEEK
电阻率: < 2 *103Ω*cm
热传导: > 5W/mK

石墨烯储能应用

石墨烯于储能材料应用形式

石墨烯电池助导剂

石墨烯超级电容

石墨烯电池助导剂

石墨烯锂离子电池示意图

在现有的锂离子电池制程中,正极材料普遍采用聚偏氟乙烯(PVDF)为电极活性物质黏结剂,N-甲基吡咯烷酮(NMP)为溶剂的混浆;为使石墨烯顺利导入锂离子电池,需将石墨烯预先均匀分散在NMP溶剂中,这样更有利于锂电池生产商使用。


锂钴(LCO)锂离子电池

钴酸锂离子电池是常用在3C产品中的电池,在充电过程中由于钴酸锂晶格易膨胀(~2.6 %)致使结构不稳定,因此实际可用电容量仅为理论电容量的一半。利用石墨烯提供电子快速传导的通道,同时包覆活性材料,减缓体积膨胀造成的电池材料崩解问题,可确保正极材料导电性并维持电池循环寿命。

 

镍钴锰(NCM)锂离子电池

镍钴锰酸锂电池也称三元电池,常用于车载电源。影响其电池效能的主要因素是热失控温度低以及材料贴覆性差导致的导电度不佳。通过添加石墨烯进行改性和辗压等加工,增强与电流收集层的贴覆性,同时利用石墨烯片状结构有效的在活性材料周围建立完善的导电网络,从而提升电池的充放电循环次数。

 

石墨烯于超级电容的应用

超级电容器的功率密度高且循环寿命高达百万次,远远高于电池数千次的循环寿命。但其常见问题为内阻会随着功率逐渐放大,能量密度因极化效应而损耗。石墨烯良好的导电性能与几何形状,可作为活性材料间的导电桥梁,降低整体电极的阻抗。

石墨烯应用于超级电容的性能图