石墨烯的主要用途是什么,石墨烯的用途有哪些

石墨烯是什么，石墨烯的应用和用途

石墨烯是一种广为流传的二维碳同素异形体。像地球上发现的所有原材料一样，石墨烯被广泛使用。作为最轻和最坚固的原材料，与导热和导电能力相比，它令人震惊的特性表明它可以集成到许多应用中。

起初，这代表着石墨烯材料用于帮助改善当今原材料和化学品的特性和高效率，但在未来，一些更奇妙的化学品将与其他二维(2 d)晶体一起开发和设计，从而集成到更普遍的应用中。要掌握石墨烯材料的潜在应用，首先要掌握原材料的基本特性。

首次合成石墨烯材料；专家们确实一层一层地解剖一块高纯度石墨，直到只剩下一层。这整个过程叫做机械设备脱落。因此，高纯度石墨(称为石墨烯材料)的单个表面只有一个分子厚，因此是一种超薄原料。对外开放了，就不容易越来越不稳定了。因为石墨烯材料只有一个分子薄和厚，其他原料可以通过不合理地插入石墨烯材料层和其他化学物质(例如，一层石墨烯材料，一层另一种化学物质，接着是另一层石墨烯材料等)来设置。)，而石墨烯材料在分子钢管脚手架的设计方案中可以合理地作为其他原料使用。这种新创造的化学物质也可能是最顶级的原材料，就像石墨烯一样，但会被广泛应用。

二维材料

在石墨烯材料的发展趋势及其独特特性被发现后，人们对其他二维晶体的兴趣大大增加，这并不奇怪。这类其他二维晶体(如氮化硼、二烯铌、硫化钽)可以与其他二维晶体结合应用，应用范围基本上是无止境的。所以，比如你用复合二硼化镁(MgB2)，它被认为是一种比较高效的超导体，然后在其硼镁置换分子层中加入独立的石墨烯材料层，它作为超导体的高效性会得到提高。或者，再比如矿物辉钼矿(工程监理)的聚变，可以作为半导体材料，石墨烯材料层(石墨烯材料是一种奇特的电导体)用来构建NAND闪存芯片，比现在的技术小得多，也更灵活(一批科研人员已经证实洛桑的EPFL在法国)。

石墨烯唯一的问题是，高质量的石墨烯是一种杰出的电导体，没有带隙(无法关闭)。因此，为了将石墨烯材料应用于未来的纳米技术电子元件，必须在石墨烯材料中设计带隙，然后才能将电子器件的电子密度降低到目前在应变硅塑料薄膜中看到的水平。这实质上意味着未来必须进行科学研究和设计，使石墨烯在未来可以替代硅用于供电系统。众所周知，最近很多科研工作组已经表态，这不仅是要发生，而且会发生。大家都是看了几个月，而不是两年，直到至少基本完成为止。有人说应该阻止这种科研，因为这类似于把石墨烯变成了它不是的东西。

无论如何，这两个例子只是一个研究领域的冰山一角，而石墨烯是一种可以用于很多课程的原料，包括但不限于:生物技术、高分子材料、新能源技术、纳米材料。

生物技术

生物技术最终将是未来石墨烯材料成为关键成分的行业；虽然在应用之前必须消除一些障碍。目前的估计表明，要等到未来十年都不容易，而现在我们会看到石墨烯材料在微生物程序运行中的广泛应用，大家肯定还是要掌握其兼容性(而且它必须亲身经历很多安全性、临床研究和控制，总之可能需要很长时间)。众所周知，它所展示的信息特点，预示着它将在很多层面上给这个行业带来颠覆性的改变。石墨烯面积大、导电率高、薄、抗压强度高，将成为开发设计快速高效生物电传感设备的极佳替代原料，可以检测果糖水平、血红蛋白浓度水平、碳水化合物甚至DNA测序。最后，你甚至会看到已经被设计出来的“有害”石墨烯材料，它可以被用作抗生素，甚至用于癌症的预防和治疗。此外，由于其分子结构和潜能的兼容性，可用于机构再造的全过程。

电子光学电子设备

大家会很快开始看到一个独特的石墨烯材料用于商业服务规模的行业:光电材料行业；它是触摸屏、液晶显示器(LCD)和有机化学发光二极管(oled)。原材料可以用来运行光学程序，它必须能够传输90%以上的光，还表明电子器件的电导率可以超过1 x 106Ω 10m1，因此电阻较低。石墨烯是一种基本上完全透明的原料，根据电子光学可以透射高达97.7%的光。我们之前也提到过，它的电导率也很高，所以在智能手机、平板、台式机、电视的液晶屏、触摸屏等光电材料的应用中非常强大。

目前，氧化铟锡(ITO)是应用最广泛的原材料。过去几十年ITO生产技术的发展趋势，使得ITO原料在这个行业得到了很好的应用。众所周知，最近的测试表明，石墨烯材料具有与ITO特性相一致的发展潜力，即使在当今(相对不发达)的情况下。此外，最近的研究表明，石墨烯材料的电子-光学消化和吸收可以通过调节费米能级来改变。虽然听起来不像是对ITO的巨大改进，但石墨烯材料显示出了额外的特性。通过用石墨烯材料代替ITO，可以在光电材料行业开发设计出非常智能的技术。优质石墨烯材料具有较高的抗压强度和柔软度(弯曲半径低于可逆电子纸所需的5-11mm)的客观事实，基本上使得其在应用中被快速使用成为必然。

就具体电子设备的潜在应用而言，我们最终希望看到由石墨烯材料制成的电子纸等机器设备，以及包括便携式电脑、电视在内的柔性电子机器设备所能显示的交互式、可扩展的信息内容。

“石墨烯材料是一种可用于各种课程的原材料，包括但不限于:生物技术、高分子材料、新能源技术和纳米材料。”

超滤膜

石墨烯的另一个突出特点是，虽然允许水对其作用，但基本上完全不受液体和蒸汽的危害(即使是相对较小的氦分子结构)。这意味着石墨烯可以作为超滤膜材料，也可以作为两种化学物质之间的天然屏障。应用石墨烯材料的好处是只有一个分子薄和厚，还可以开发设计成天然屏障。两种化学物质之间的应变力和工作压力(以及许多其他独立变量)可以通过电子设备精确测量。宾夕法尼亚大学的一群科研人员想尽办法制作出了直径小至5nm的单面石墨烯材料过滤器件(目前优秀的纳米技术多孔结构膜的直径为30-40nm)。虽然这个直径很小，但是由于石墨烯材料太薄，超滤膜整个过程中的工作压力降低了。现阶段石墨烯材料比Al2O3强很多，不容易断裂(现阶段用的是100nm以内)。这是什么意思？那么，这将代表石墨烯材料用于水过滤装置、海水淡化设备和系统软件的开发和设计，以及其高效、经济可行的生物粒子燃料。

高分子材料

石墨烯坚固、坚硬、柔软。目前航宇空的技术工程师已经把碳纤维材料纳入到了机场的制造中，因为它也很结实，很轻。众所周知，石墨烯强度更大，重量更轻。最后，估计将使用石墨烯材料(它将集成到塑料中，如环氧树脂胶)来创建一种可以替代飞机结构中的不锈钢板的原材料，提高材料的效率，降低净重。由于其导电性，甚至可以用来涂覆机场面层的原材料，以避免雷击对电气设备的损坏。在这个例子中，相同的石墨烯涂层也可以用于精确地测量应变率，并通知飞行机组人员飞机机翼的原地应力水平的所有变化。

太阳能电池

它表现出非常低的光吸收水平(约为白光灯的2.7%)。此外，它表明电子器件的高电子密度表明石墨烯可以在太阳能电池制造中作为硅或ITO的替代品。目前，硅被广泛用于太阳能电池的生产，但硅电池的产品成本虽然很高，但基于石墨烯材料的可充电电池会少很多。比如硅这种原材料，在把光转化成电磁能的时候，会对每一个电子器件造成光子美，这就意味着大量的潜在动能会因为发热而被破坏。最近的科学研究证实，当石墨烯材料为了美观而消化吸收光子时，实际上会引起几个电子器件。此外，虽然硅可以从一些光波长的光条中发电，但石墨烯材料可以在所有光波长下工作，这意味着石墨烯材料与硅、ITO或氮化镓(也是常用的)一样具有高效率的发展潜力。薄的柔性意味着石墨烯基太阳能电池可以用于服装；协助手机电池充电，甚至可以作为复古时尚太阳能发电的窗户或窗帘布，为家居提供供电系统。

电力能源贮备

储能技术是纵横比研究的研究领域之一。虽然在过去的几十年里，电子设备的所有行业都在以非常快的速度发展(参考摩尔定律，电子电路中使用的晶体管总数每两年就会翻一番)，但问题是，在不使用储存的动能时，应该使用充电电池和电力电容器。这种动能存储方案的发展趋势要慢很多。要看:充电电池会占用很多动能，但是电池充电需要很长时间。另一方面，动力电容可以很快给电池充电，但不能维持那么多动能(相对而言)。

目前，生物学家正专注于改善锂电池的特性(基于石墨烯材料的阳极氧化)，以显示更高的存储容量、更长的使用寿命和更快的电池充电速度。此外，石墨烯材料已被科学研究、开发和设计用于生产超级电容器，可以非常快速地为电池充电，并存储许多电力项目。基于石墨烯材料的微型超级电容器将被开发和设计用于智能定位和便携式测量机器和设备等节能应用，并将在未来五到十年内用于必要的商业服务。石墨烯增强锂电池可用于更高能耗的应用，如电动汽车，也可用作智能手机的锂电池。

内容转载自微信微信官方账号:石墨烯材料的雷达探测