石墨烯玻璃透明薄膜加热特性

王菲 陈召龙 杨嘉炜 黎豪 单婧媛 张峰 关宝璐 刘忠范

引用本文: 王菲, 陈召龙, 杨嘉炜, 黎豪, 单婧媛, 张峰, 关宝璐, 刘忠范. 石墨烯玻璃透明薄膜加热特性[J]. 物理化学学报, 2021, 37(10): 200102. doi: 10.3866/PKU.WHXB202001024 shu
Citation:  Fei Wang, Zhaolong Chen, Jiawei Yang, Hao Li, Jingyuan Shan, Feng Zhang, Baolu Guan, Zhongfan Liu. Heating Characteristics of Graphene Glass Transparent Films[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2021, 37(10): 200102. doi: 10.3866/PKU.WHXB202001024 shu

石墨烯玻璃透明薄膜加热特性

    通讯作者: 关宝璐, gbl@bjut.edu.cn
  • 基金项目:

    国家自然科学基金 61775007

    国家自然科学基金 60908012

    国家自然科学基金 61575008

    北京市自然科学基金 4172011

    北京市教育委员会 040000546319525

    北京市教育委员会 040000546618006

摘要: 石墨烯玻璃透明薄膜不仅具有石墨烯的高导热率和高电导率特性,同时表现出优异的电热转化和宽光谱高透光率特性。本文基于常压化学气相沉积技术获得了玻璃基(高纯石英JGS1)多层石墨烯薄膜,并对其电学特性、透光率以及电加热特性进行了详细的实验研究。结果表明:对于面电阻值为1500 Ω·sq-1,透射率为74%的石墨烯玻璃,当施加40 V外加偏压后,石墨烯薄膜可达到185 ℃的饱和温度,薄膜最高饱和温度达到325 ℃,加热速率超过18 ℃·s-1。与PET (Polyethylene terephthalate)基和硅基转移的石墨烯薄膜相比,直接生长石墨烯玻璃透明薄膜加热能力提高了195%,获得了更高的饱和温度、更短的热响应时间和更快的加热速率,并表现出优异的可重复性和长期稳定性,表明石墨烯玻璃在透明电加热领域中具有更加广阔的应用前景。

English

    1. [1]

      Novoselov, K. S.; Geim, A. K.; Morozov, S. V.; Jiang, D.; Zhang, Y.; Dubonos, S. V.; Grigorieva, I. V.; Firsov, A. A. Science 2004, 306, 666. doi: 10.1126/science.1102896

    2. [2]

      Geim, A. K. Science 2009, 324, 1530. doi: 10.1126/science.1158877

    3. [3]

      Pop, E.; Varshney, V.; Roy, A. K. MRS Bulletin. 2012, 37, 1273. doi: 10.1557/mrs.2012.203

    4. [4]

      Young, R. J.; Kinloch, I. A.; Gong, L.; Novoselov, K. S. Comp. Sci. Technol. 2012, 72, 1459. doi: 10.1016/j.compscitech.2012.05.005

    5. [5]

      Zhu, S. E.; Yuan, S. J.; Janssen, G. C. A. M. Europhys. Lett. 2014, 108, 17007. doi: 10.1209/0295-5075/108/17007

    6. [6]

      Bora, C.; Gogoi, P.; Baglari, S.; Dolui, S. K. J. Appl. Polym. Sci. 2013, 129, 3432. doi: 10.1002/app.39068

    7. [7]

      Brown, M. A.; Crosser, M. S.; Leyden, M. R.; Qi, Y.; Minot, E. D. Appl. Phys. Lett. 2016, 109, 093104. doi: 10.1063/1.4962141

    8. [8]

      Shi, Y.; Ma, W.; Wu, L.; Hu, D.; Zhang, Z. J. Appl. Polym. Sci. 2019, 136, 47951. doi: 10.1002/app.47951

    9. [9]

      Tomadin, A.; Hornett, S. M.; Wang, H. I.; Alexeev, E. M.; Candini, A.; Coletti, C.; Turchinovich, D.; Klaui, M.; Bonn, M.; Koppens, F. H. L. Sci. Adv. 2018, 4, eaar5313. doi: 10.1126/sciadv.aar5313

    10. [10]

      Yuan, L.; Yan, X.; Wang, Y.; Sang, T.; Yang, G. Appl. Phys. Express. 2016, 9, 092202. doi: 10.7567/APEX.9.092202

    11. [11]

      Liu, N.; Chortos, A.; Lei, T.; Jin, L.; Bao, Z. Sci. Adv. 2017, 3, e1700159. doi: 10.1126/sciadv.1700159

    12. [12]

      Kobayashi, S.; Anno, Y.; Takei, K.; Arie, T.; Akita, S. Sci. Rep. 2018, 8, 4811. doi: 10.1038/s41598-018-22974-7

    13. [13]

      Fang, J.; Wang, D.; Devault, C. T.; Chung, T. F.; Kildishev, A. V. Nano. Lett. 2016, 17, 57. doi: 10.1021/acs.nanolett.6b03202

    14. [14]

      Yoo, T. J.; Kim, Y. J.; Lee, S. K.; Kang, C. G.; Lee, B. H. ACS Photonics 2017, 5, 365. doi: 10.1021/acsphotonics.7b01405

    15. [15]

      吴中, 张新波.物理化学学报, 2017, 33, 305. doi: 10.3866/PKU. WHXB201611012Wu, Z.; Zhang, X. Acta Phys. -Chim. Sin. 2017, 33, 305. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611012

    16. [16]

      Kim, S.; Kim, S. K.; Sun, P.; Oh, N.; Braun, P. V. Nano Lett. 2017, 17, 6893. doi: 10.1021/acs.nanolett.7b03290

    17. [17]

      Papageorgiou, D. G.; Kinloch, I. A.; Young, R. J. Prog. Mater. Sci. 2017, 90. 75. doi: 10.1016/j.pmatsci.2017.07.004

    18. [18]

      夏凯伦, 蹇木强, 张莹莹.物理化学学报, 2016, 32, 2427. doi: 10.3866/PKU. WHXB201607261Xia, K. L.; Jian, M. Q.; Zhang, Y. Y. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 2427. doi: 10.3866/PKU.WHXB201607261

    19. [19]

      Sun, J.; Chen, Y.; Priydarshi, M. K.; Gao, T.; Song, X.; Zhang, Y.; Liu, Z. Adv. Mater. 2016, 28, 10333. doi: 10.1002/adma.201602247

    20. [20]

      Chen, Z. L; Guan, B. L.; Chen, X. D.; Zeng, Q.; Liu, Z. F. Nano Res. 2016, 9, 3048. doi: 10.1007/s12274-016-1187-6

    21. [21]

      陈旭东, 陈召龙, 孙靖宇, 张艳锋, 刘忠范.物理化学学报, 2016, 32, 14. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511133Chen, X. D.; Chen, Z. L.; Sun, J. Y.; Zhang, Y. F.; Liu, Z. F. Acta Phys. -Chim. Sin. 2016, 32, 14. doi: 10.3866/PKU.WHXB201511133

    22. [22]

      Sun, J.; Chen, Y.; Cai, X.; Ma, B.; Chen, Z. Nano Res. 2015, 8, 3496. doi: 10.1007/s12274-015-0849-0

    23. [23]

      Usachov, D. Y.; Davydov, V. Y.; Levitskii, V. S.; Shevelev, V. O.; Vyalikh, D. V. ACS Nano 2017, 11, 6336. doi: 10.1021/acsnano.7b02686

    24. [24]

      Li, J.; Liang, J.; Jian, X.; Hu, W.; Li, J.; Pei, Q. Macromol. Mater. Eng. 2014, 299, 1403. doi: 10.1002/mame.201400097

    25. [25]

      Sui, D.; Huang, Y.; Huang, L.; Liang, J.; Ma, Y.; Chen, Y. Small 2011, 7, 3186. doi: 10.1002/smll.201101305

    26. [26]

      Bae, J. J.; Lim, S. C.; Han, G. H.; Jo, Y. W.; Doung, D. L.; Kim, E. S.; Chae, S. J.; Ta, H. Q.; Nguyen, V. L.; Lee, Y. H. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 4819. doi: 10.1002/adfm.201201155

    27. [27]

      Celle, C.; Céline Mayousse; Eléonore Moreau; Basti, H.; Carella, A.; Simonato, J. P. Nano Res. 2012, 5, 427. doi: 10.1007/s12274-012-0225-2

    28. [28]

      Haile, M.; Sweeney, C. B.; Lackey, B. A.; Sarwar, O.; Grunlan, J. C. Adv. Mater. Interfaces. 2017, 4, 1700371. doi: 10.1002/admi.201700371

    29. [29]

      Zhai, H.; Wang, R.; Wang, X.; Cheng, Y.; Shi, L.; Sun, J. Nano Res. 2016, 9, 3924. doi: 10.1007/s12274-016-1261-0

    30. [30]

      Ji, S.; He, W.; Wang, K.; Ran, Y.; Ye, C. Small 2014, 10, 4951. doi: 10.1002/smll.201401690

    31. [31]

      陈则韶, 葛新石, 顾毓沁.量热技术和热物性测定[M].合肥:中国科学技术大学出版社, 1990: 39-61.Chen, Z.; Ge, X.; Gu, Y. Calorimetry and Thermophysical Determination; University of Science and Technology of China Press: Hefei, 1990; pp. 39-61.

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  • 发布日期:  2021-10-15
  • 收稿日期:  2020-01-06
  • 接受日期:  2020-02-25
  • 修回日期:  2020-02-15
  • 网络出版日期:  2020-03-06
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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