石墨烯表面有海水运动会产生电压 可产生10微安电流

糊涂虫

科技日报 014年05月15日
[导读] 近日,南京航空航天大学纳米科学研究所所长郭万林教授及其团队利用石墨烯二维原子晶体的优异性质,发现石墨烯与流体界面耦合时产生电势的新动电效应。

科技日报讯 （记者王怡）近日，南京航空航天大学纳米科学研究所所长郭万林教授及其团队利用石墨烯二维原子晶体的优异性质，发现石墨烯与流体界面耦合时产生电势的新动电效应。他们称其为“波动势”，并展示了利用这种效应产生电能的技术。该研究突破了人们两百多年以来对固液界面经典动电理论的传统认识，为将石墨烯二维材料推向日常应用创造了新的空间。相关研究论文发表在5月6日的《自然?通讯》杂志上。
与经典动电理论强调的压力差不同，郭万林和他的团队在实验中发现，即使在常压下，当海水等普通含有离子的液体表面沿石墨烯表面运动时，也会在石墨烯中产生沿液面运动方向的电压。研究者将一片和尺子大小（20平方厘米）的石墨烯薄片插入常见的离子溶液时，可以产生大约0.1伏的电压或10微安的电流。
郭万林介绍，实验中产生电力的关键是在石墨烯浸入的过程中穿越气液界面，引起液面处双电层边界沿石墨烯的移动。这个双电层的运动的边界诱发石墨烯中的电荷转移，相当于一个局部的发电机，在液体下方的石墨烯中产生所谓的波动势。产生的电压和液面沿石墨烯表面运动的速度以及石墨烯插入水中的长度成正比，但随着石墨烯层数的增加电压显著降低，这表明单原子层的石墨烯对形成波动势的重要性。
该研究发现石墨烯中的波动势是一种新的动电效应，双电层动边界的理论突破了经典动电理论。这一研究发现开启了以石墨烯为基础的海水发电、传感和新型的表面电化学参量测量等新技术的大门。