【石墨烯材料在新能源汽車中的應(yīng)用探究2000字（論文）】

石墨烯材料在新能源汽車中的應(yīng)用研究目錄TOC\o"1-2"\h\u11329石墨烯材料在新能源汽車中的應(yīng)用研究 117719摘要 1100990引言 129631石墨烯在新能源汽車中的運用 1184731.1電動汽車儲能 1315421.2鋰電池電極材料 2318872輕量化材料 2271932.1電加熱座椅 2185742.2車身涂裝領(lǐng)域 25822.3汽車電路 2140552.4車用導(dǎo)電功能塑料 350773結(jié)論 327655參考文獻 3摘要在眾多新材料中，石墨烯具有高導(dǎo)電性、高強度、高導(dǎo)熱性、高透光性和遠紅外發(fā)射性能。遠紅外波相當(dāng)于人體的靜態(tài)波，容易被人體吸收。石墨烯是迄今為止發(fā)現(xiàn)的最薄、最硬、最能導(dǎo)電的材料。在此期間，石墨烯的制備方法已經(jīng)成熟，其性能也得到了優(yōu)化，其使用也變得越來越成熟和廣泛。隨著新技術(shù)的發(fā)展，石墨烯材料越來越多地被應(yīng)用于新能源汽車。關(guān)鍵詞：石墨烯；新能源汽車；應(yīng)用0引言石墨烯是一種平面二維材料，由碳原子組成的六方中軸網(wǎng)，其sp2混合軌道由碳原子及其共價鍵網(wǎng)絡(luò)形成，碳-碳鍵間距僅為1.42埃。石墨烯內(nèi)的碳原子之間的相互連接是靈活的，當(dāng)外力作用于石墨烯時，碳原子的表面會彎曲變形，這樣碳原子就不必為適應(yīng)外力而重新定位，從而確保結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。1石墨烯在新能源汽車中的運用1.1電動汽車儲能電源、電動方向盤和電動馬達是純電動汽車的三個主要系統(tǒng)。目前，鋰離子電池、超級電容器和燃料電池是主要的能源，要求電極材料具有高比表面積、高導(dǎo)電性和良好的電化學(xué)穩(wěn)定性，這使石墨烯具有廣泛的應(yīng)用。1.2鋰電池電極材料與鉛酸電池和鎳氫電池相比，鋰離子電池具有能量密度高、壽命長、環(huán)保和安全性能好等優(yōu)點。2004年，沃爾沃推出了一款使用鋰離子電池的概念車。今天，日產(chǎn)、豐田、比亞迪和江淮汽車在純電動汽車領(lǐng)域推出相應(yīng)的系列。石墨烯的特殊微觀結(jié)構(gòu)有利于鋰離子的吸收和遷移，這可以提高鋰電池的能量和功率密度。在這個領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些研究成果。石墨烯作為鋰離子電池的負(fù)極材料，其比容量可以達到540mAh-g-1；通過研究石墨烯片層的孔徑，發(fā)現(xiàn)孔徑與鋰離子電池的快速充放電密切相關(guān)；石墨烯/Co3O4制造的負(fù)極材料的比容量可以達到935mAh-g-1-1；PNNL已經(jīng)解決了使用石墨烯的鋰空氣電池預(yù)計使用石墨烯將顯著提高電池的容量。2輕量化材料2.1電加熱座椅電動加熱座椅是高端豪華汽車的一個基本特征。加州大學(xué)的一項研究表明，石墨烯的導(dǎo)熱性比碳納米管更好，碳納米管的導(dǎo)熱性超過3000W-Mk-1，而單層石墨烯的導(dǎo)熱性高達5300W-Mk-1，根據(jù)一項研究，甚至高達6600W-Mk-1。在聚苯乙烯中加入石墨烯作為增強材料，可以得到強度高、導(dǎo)熱性好、質(zhì)量小的復(fù)合材料；在聚合物中加入5%（按重量）的石墨烯，復(fù)合材料的導(dǎo)熱性是聚合物基體的四倍。由于石墨烯的超二維納米結(jié)構(gòu)，所有這些材料都可以作為高性能的導(dǎo)熱材料使用，從而確保在受熱區(qū)域的均勻傳熱。2.2車身涂裝領(lǐng)域在理論領(lǐng)域，沉浸密度理論計算出水分子在石墨烯薄膜表面的結(jié)合能大于其在石墨烯上的吸附能，因此水分子以水滴的形式存在，這意味著石墨烯是疏水的。通過過濾制備了0.8納米厚的石墨烯薄膜，發(fā)現(xiàn)其具有高度疏水性，接觸角可達140°。水牛城大學(xué)的研究人員將石墨烯噴涂在鋼鐵表面，并將其浸泡在海水中一個月而不生銹，而使用傳統(tǒng)的高性能涂層只需幾天。由于其高疏水性和獨特的納米結(jié)構(gòu)，石墨烯可用于汽車涂料以改善腐蝕保護。2.3汽車電路目前，電路技術(shù)中使用的硅晶體管的尺寸已接近相關(guān)物理定律的極限，因此很難在尺寸上取得進一步的突破。研究表明，與硅相比，電子在石墨烯中移動的阻力更小，消耗的能量更少，而且基于石墨烯的晶體管可以做得更小，允許更高水平的集成。因此，石墨烯已被確定為將在后現(xiàn)代時代取代硅的微電子材料。一旦技術(shù)成熟，基于石墨烯的電路就可以用于汽車。2.4車用導(dǎo)電功能塑料加氣系統(tǒng)中使用的部件（包括油箱、連接器、過濾器等）必須是導(dǎo)電的，以防止產(chǎn)生靜電，消除電擊和爆炸的危險。目前，添加了碳納米管的導(dǎo)電塑料已成功用于機動車加油系統(tǒng)。石墨烯的導(dǎo)電性能與碳納米管的導(dǎo)電性能相當(dāng)，而且生產(chǎn)成本更低，因此它非常適合導(dǎo)電功能塑料領(lǐng)域。我們已經(jīng)生產(chǎn)出聚合物-石墨烯復(fù)合材料（2.5%的石墨烯），其導(dǎo)電率約為1S-m-1，比填充碳納米管的聚合物復(fù)合材料高四倍。石墨烯基導(dǎo)電功能塑料還可用于汽車保險杠板、門把手、后視鏡外殼等，便于對車身進行靜電噴涂，與非導(dǎo)電塑料相比，無需在靜電噴涂前處理導(dǎo)電表面。3結(jié)論石墨烯被稱為“黑金”和“新材料之王”。科學(xué)家們甚至預(yù)言，石墨烯將“徹底改變21世紀(jì)”。石墨烯具有許多優(yōu)異的性能，如高強度、高導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性，同時又是最薄和最輕的，這使得它能夠被廣泛用于新能源汽車。由于其獨特的電和熱性能，石墨烯在許多領(lǐng)域有許多潛在的應(yīng)用，并被列為中國未來發(fā)展的關(guān)鍵產(chǎn)業(yè)之一。在新能源汽車領(lǐng)域，石墨烯電池的概念已被多次提及，似乎已成為當(dāng)前電動汽車電池技術(shù)的一個突破口。參考文獻[1]Li,J.,Ku,Y.,Yu,Y.,Liu,C.,&Zhou,Y..(2020).Optimizingproductionofnewenergyvehicleswithacross-chaincooperationunderchina'sdualcreditpolicy.Energy,194,116832.[2]Chen,S.,Ma,Y.,Xiao,Y.,Hu,X.,&Bai,Y..(2020).Synthesisofdensebutmicroporousgraphenebyna+ionsintercalationtowardhighvolumetricperformancesupercapacitors.AppliedSurfaceScience,526,146728.[3]Wang,Y.,Feng,L.,&Fan,G..(2022).Researchoncontrolofnewenergyvehiclesbasedonintelligentpowerconversion.JournalofPhysics