Приложение на графен

1. С постепенния пробив на масовото производство и проблемите с големи размери, темпът на индустриално приложение на графен се ускорява. Въз основа на съществуващите резултати от изследвания, първите комерсиални приложения може да са мобилни устройства, космическо пространство и нова енергия. Батерийно поле. Основни изследвания Графенът има специално значение за фундаменталните изследвания във физиката. Той дава възможност за някои квантови ефекти, които могат да бъдат демонстрирани само теоретично, преди да могат да бъдат проверени чрез експерименти.

2. В двуизмерния графен масата на електроните изглежда несъществуваща. Това свойство прави графена рядка кондензирана материя, която може да се използва за изследване на релативистичната квантова механика - тъй като безмасовите частици трябва да се движат със скоростта на светлината. Следователно той трябва да бъде описан от релативистичната квантова механика, която предоставя на теоретичните физици нова изследователска посока: някои експерименти, които първоначално е трябвало да бъдат извършени в гигантски ускорители на частици, могат да бъдат извършени с графен в малки лаборатории. Полупроводниците с нулева енергийна празнина са предимно еднослоен графен и тази електронна структура ще повлияе сериозно на ролята на газовите молекули на повърхността му. В сравнение с насипния графит, функцията на еднослойния графен за подобряване на активността на повърхностната реакция се показва от резултатите от реакциите на хидрогениране и окисление на графен, което показва, че електронната структура на графена може да модулира повърхностната активност.

3. В допълнение, електронната структура на графена може да бъде съответно променена чрез индуциране на адсорбция на газови молекули, което не само променя концентрацията на носители, но също така може да бъде легирано с различни графени. Сензорният графен може да се превърне в химически сензор. Този процес се завършва главно от характеристиките на повърхностна адсорбция на графена. Според изследванията на някои учени, чувствителността на графеновите химически детектори може да се сравни с границата на откриване на единична молекула. Уникалната двуизмерна структура на графена го прави много чувствителен към околната среда. Графенът е идеален материал за електрохимични биосензори. Сензорите, направени от графен, имат добра чувствителност за откриване на допамин и глюкоза в медицината. Транзисторният графен може да се използва за направата на транзистори. Поради високата стабилност на структурата на графен, този тип транзистор все още може да работи стабилно в мащаба на един атом.

4. За разлика от тях, настоящите базирани на силиций транзистори ще загубят своята стабилност в мащаб от около 10 нанометра; свръхбързата скорост на реакция на електроните в графена към външното поле прави направените от него транзистори да могат да достигнат много висока работна честота. Например IBM обяви през февруари 2010 г., че ще увеличи работната честота на графеновите транзистори до 100 GHz, което надвишава тази на силициевите транзистори със същия размер. Гъвкав дисплей Огъващият се екран привлече много внимание на изложението за потребителска електроника и се превърна в тенденция за разработване на гъвкави екрани за дисплеи на мобилни устройства в бъдеще.

5. Бъдещият пазар на гъвкави дисплеи е широк и перспективата за графен като основен материал също е обещаваща. Южнокорейски изследователи са произвели за първи път гъвкав прозрачен дисплей, съставен от множество слоеве графен и полиестерен листов субстрат от стъклени влакна. Изследователи от южнокорейския Samsung и университета Sungkyunkwan изработиха парче чист графен с размерите на телевизор върху 63 см широка гъвкава прозрачна полиестерна дъска от стъклени влакна. Те казаха, че това е най-големият "насипен" графенов блок. Впоследствие те използваха графеновия блок, за да създадат гъвкав сензорен екран.

6. Изследователите казаха, че на теория хората могат да навият смартфоните си и да ги закачат зад ушите си като молив. Нови енергийни батерии Новите енергийни батерии също са важна област на най-ранната търговска употреба на графена. Масачузетският технологичен институт в Съединените щати успешно разработи гъвкави фотоволтаични панели с графенови нанопокрития на повърхността, които могат значително да намалят разходите за производство на прозрачни и деформируеми слънчеви клетки. Такива батерии могат да се използват в очила за нощно виждане, камери и други малки цифрови камери. Приложение в устройството. В допълнение, успешните изследвания и разработки на графеновите супер батерии също решиха проблемите с недостатъчния капацитет и дългото време за зареждане на новите енергийни батерии за превозни средства, което значително ускори развитието на индустрията за нови енергийни батерии.

7. Тази поредица от изследователски резултати проправи пътя за приложението на графен в индустрията за нови енергийни батерии. Графеновите филтри за обезсоляване се използват повече от другите технологии за обезсоляване. След като филмът от графенов оксид във водната среда е в близък контакт с водата, може да се образува канал с ширина около 0,9 нанометра и йони или молекули, по-малки от този размер, могат да преминат бързо през него. Размерът на капилярните канали в графеновия филм допълнително се компресира чрез механични средства и размерът на порите се контролира, което може ефективно да филтрира солта в морската вода. Материалът за съхранение на водород графен има предимствата на леко тегло, висока химическа стабилност и висока специфична повърхност, което го прави най-добрият кандидат за материали за съхранение на водород. Поради характеристиките на висока проводимост, висока якост, ултралек и тънък в космическото пространство, предимствата на приложението на графена в космическата и военната индустрия също са изключително видни.

8. През 2014 г. НАСА в Съединените щати разработи графенов сензор, използван в космическата област, който може да открива микроелементи в земната атмосфера на голяма надморска височина и структурни дефекти на космически кораби. Графенът също ще играе по-важна роля в потенциални приложения като материали за свръхлеки самолети. Фоточувствителният елемент е нов тип фоточувствителен елемент, използващ графен като материал на фоточувствителния елемент. Чрез специална структура се очаква да се увеличи фоточувствителната способност хиляди пъти в сравнение със съществуващите CMOS или CCD, а консумацията на енергия е само 10% от оригинала. Може да се използва в областта на мониторите и сателитните изображения и може да се използва във фотоапарати, смарт телефони и др. Композитни материали Композитните материали на базата на графен са важно изследователско направление в областта на приложенията на графен. Те са демонстрирали отлично представяне в областта на съхранението на енергия, течнокристалните устройства, електронните устройства, биологичните материали, сензорните материали и носителите на катализатори и имат широк спектър от перспективи за приложение.

9. Понастоящем изследването на графенови композити се фокусира главно върху графенови полимерни композити и базирани на графен неорганични нанокомпозити. Със задълбочаването на изследванията на графена, прилагането на графенови армировки в насипни метални композити, хората обръщат все повече внимание. Многофункционалните полимерни композити и порестите керамични материали с висока якост, направени от графен, подобряват много специални свойства на композитните материали. Биографен се използва за ускоряване на остеогенната диференциация на мезенхимни стволови клетки от човешки костен мозък и също така се използва за създаване на биосензори от епитаксиален графен върху силициев карбид. В същото време графенът може да се използва като електрод за нервен интерфейс, без да променя или унищожава свойства като сила на сигнала или образуване на белези. Благодарение на своята гъвкавост, биосъвместимост и проводимост, графеновите електроди са много по-стабилни in vivo от волфрамовите или силициевите електроди. Графеновият оксид е много ефективен при инхибиране на растежа на E. coli, без да уврежда човешките клетки.