近日,南京航空航天大學納米科學研究所所長郭萬林教授及其團隊利用石墨烯二維原(yuán)子晶體的優(yōu)異性質,發現石墨烯與(yǔ)流體界麵耦合時產生電勢的新動電效應(yīng)。他們稱其為“波動勢”,並展示了利用這種效應產生(shēng)電能的技(jì)術。該研究突破了人們兩百多(duō)年以來對(duì)固液界麵經典動電理論的傳統認識,為將石墨烯二維材料推向日常應用(yòng)創造(zào)了新的空間。相關研究論文發表在5月6日的《自然?通訊》雜誌上。
與經典動電理論強調的壓力差不(bú)同,郭萬林和他的團隊在實驗中發現,即使在常壓下,當海水等普(pǔ)通(tōng)含(hán)有離子的液體表麵沿石墨烯表麵(miàn)運(yùn)動時,也會在石(shí)墨烯中產生(shēng)沿液(yè)麵運動方向的電壓。研究者將一片和尺子(zǐ)大小(20平方厘(lí)米)的石墨烯薄片插入常見的離子溶液時,可以產生大約0.1伏的(de)電壓或10微安的電流。
郭萬林介紹,實驗中產生電力的(de)關鍵是在石墨烯浸入的過程(chéng)中穿越氣液界麵,引起液麵處雙電(diàn)層邊界沿石墨(mò)烯(xī)的移動(dòng)。這個(gè)雙電(diàn)層的運動的邊界誘發石墨烯中的電(diàn)荷轉(zhuǎn)移,相(xiàng)當於一個局部的發電(diàn)機,在液體下(xià)方的石墨烯(xī)中產生所謂的波動勢。產生的電壓和液麵沿石墨烯表麵運動的速度以及石(shí)墨烯插入水中的長度成正比,但隨著石墨烯層數的增加電(diàn)壓顯著降低,這表明單原子層的(de)石墨烯對形成波動勢的重要性。
該研(yán)究發現石墨烯(xī)中的波動勢是一種新的動電效應,雙電(diàn)層(céng)動邊界的理論突破(pò)了經典動電理論。這一研究發現開啟了以石墨烯(xī)為基礎的海水發電、傳感和新型的表麵(miàn)電化學(xué)參量測量等新技術的大門。
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