Primena grafena

1. Sa postepenim prodorom u masovnu proizvodnju i problemima velikih dimenzija, tempo industrijske primjene grafena se ubrzava. Na osnovu postojećih rezultata istraživanja, prve komercijalne aplikacije mogu biti mobilni uređaji, vazduhoplovstvo i nova energija. Polje baterije. Osnovna istraživanja Grafen ima poseban značaj za osnovna istraživanja u fizici. Omogućava neke kvantne efekte koji se mogu samo teoretski demonstrirati prije nego što se mogu provjeriti kroz eksperimente.

2. U dvodimenzionalnom grafenu izgleda da masa elektrona ne postoji. Ovo svojstvo čini grafen rijetkom kondenziranom materijom koja se može koristiti za proučavanje relativističke kvantne mehanike – jer se čestice bez mase moraju kretati brzinom svjetlosti. Stoga ga mora opisati relativistička kvantna mehanika, što teoretskim fizičarima pruža novi smjer istraživanja: neki eksperimenti koji su prvobitno trebali biti izvedeni u ogromnim akceleratorima čestica mogu se izvesti s grafenom u malim laboratorijama. Poluprovodnici sa nultom energetskom prazninom su uglavnom jednoslojni grafen, a ova elektronska struktura će ozbiljno uticati na ulogu molekula gasa na njegovoj površini. U poređenju sa masivnim grafitom, funkcija jednoslojnog grafena za povećanje površinske reakcijske aktivnosti prikazana je rezultatima reakcija hidrogenacije i oksidacije grafena, što ukazuje da elektronska struktura grafena može modulirati površinsku aktivnost.

3. Osim toga, elektronska struktura grafena može se na odgovarajući način promijeniti indukcijom adsorpcije molekula plina, što ne samo da mijenja koncentraciju nosača, već se može dopirati i različitim grafenima. Senzorski grafen može se pretvoriti u hemijski senzor. Ovaj proces se uglavnom završava performansama površinske adsorpcije grafena. Prema istraživanjima nekih naučnika, osetljivost hemijskih detektora grafena može se uporediti sa granicom detekcije pojedinačnih molekula. Jedinstvena dvodimenzionalna struktura grafena čini ga vrlo osjetljivim na okolinu. Grafen je idealan materijal za elektrohemijske biosenzore. Senzori napravljeni od grafena imaju dobru osjetljivost za detekciju dopamina i glukoze u medicini. Tranzistorski grafen se može koristiti za izradu tranzistora. Zbog visoke stabilnosti strukture grafena, ovaj tip tranzistora i dalje može stabilno raditi na skali jednog atoma.

4. Nasuprot tome, trenutni tranzistori bazirani na silicijumu će izgubiti svoju stabilnost na skali od oko 10 nanometara; ultra-brza brzina reakcije elektrona u grafenu na vanjsko polje čini da tranzistori napravljeni od njega mogu doseći vrlo visoku radnu frekvenciju. Na primjer, IBM je u februaru 2010. najavio da će povećati radnu frekvenciju grafenskih tranzistora na 100 GHz, što je više nego kod silicijskih tranzistora iste veličine. Fleksibilni ekran Savitljivi ekran privukao je veliku pažnju na Sajmu potrošačke elektronike i postao je trend razvoja fleksibilnih displeja za ekrane mobilnih uređaja u budućnosti.

5. Buduće tržište fleksibilnih displeja je široko, a perspektiva grafena kao osnovnog materijala takođe je obećavajuća. Južnokorejski istraživači su po prvi put proizveli fleksibilni prozirni ekran sastavljen od više slojeva grafena i podloge od poliesterskog lima od staklenih vlakana. Istraživači sa južnokorejskog Samsunga i Univerziteta Sungkyunkwan proizveli su komad čistog grafena veličine televizora na 63 cm širokoj fleksibilnoj prozirnoj poliesterskoj ploči od staklenih vlakana. Rekli su da je ovo daleko najveći "bulk" blok grafena. Nakon toga, koristili su grafenski blok za kreiranje fleksibilnog ekrana osjetljivog na dodir.

6. Istraživači su rekli da u teoriji ljudi mogu zamotati svoje pametne telefone i zakačiti ih iza ušiju kao olovku. Nove energetske baterije Nove energetske baterije su također važno područje najranije komercijalne upotrebe grafena. Tehnološki institut u Massachusettsu u Sjedinjenim Državama uspješno je razvio fleksibilne fotonaponske panele s grafenskim nano premazima na površini, koji mogu uvelike smanjiti troškove proizvodnje prozirnih i deformabilnih solarnih ćelija. Takve baterije se mogu koristiti u naočalama za noćno gledanje, kamerama i drugim malim digitalnim fotoaparatima. Aplikacija u uređaju. Osim toga, uspješno istraživanje i razvoj grafenskih super baterija također je riješio probleme nedovoljnog kapaciteta i dugog vremena punjenja novih energetskih baterija vozila, što je uvelike ubrzalo razvoj industrije novih energetskih baterija.

7. Ova serija rezultata istraživanja utrla je put za primjenu grafena u industriji novih energetskih baterija. Grafenski filteri za desalinizaciju se koriste više od drugih tehnologija desalinizacije. Nakon što je film grafenskog oksida u vodenom okruženju u bliskom kontaktu s vodom, može se formirati kanal širine oko 0,9 nanometara kroz koji mogu brzo proći ioni ili molekuli manji od ove veličine. Veličina kapilarnih kanala u grafenskom filmu se dalje kompresuje mehaničkim putem, a veličina pora se kontrolira, što može efikasno filtrirati sol u morskoj vodi. Materijal za skladištenje vodonika grafen ima prednosti male težine, visoke hemijske stabilnosti i visoke specifične površine, što ga čini najboljim kandidatom za materijale za skladištenje vodonika. Zbog karakteristika visoke provodljivosti, velike čvrstoće, ultra-lakog i tankog u svemiru, prednosti primjene grafena u svemirskoj i vojnoj industriji su također izuzetno istaknute.

8. 2014. godine NASA u Sjedinjenim Državama razvila je grafen senzor koji se koristi u svemirskom polju, a koji može detektovati elemente u tragovima u atmosferi zemlje na velikim visinama i strukturne defekte na svemirskim letjelicama. Grafen će također igrati važniju ulogu u potencijalnim primjenama kao što su ultralaki materijali za avione. Fotoosetljivi element je nova vrsta fotosenzitivnog elementa koji koristi grafen kao materijal fotosenzitivnog elementa. Očekuje se da će kroz posebnu strukturu povećati fotosenzitivnu sposobnost za hiljade puta u odnosu na postojeći CMOS ili CCD, a potrošnja energije je samo 10% originalne. Može se koristiti u oblasti monitora i satelitskog snimanja, a može se koristiti i u kamerama, pametnim telefonima, itd. Kompozitni materijali Kompozitni materijali na bazi grafena su važan istraživački pravac u oblasti primjene grafena. Pokazali su odlične performanse u oblasti skladištenja energije, uređaja sa tečnim kristalima, elektronskih uređaja, bioloških materijala, senzornih materijala i nosača katalizatora, i imaju širok spektar mogućnosti primene.

9. Trenutno se istraživanje grafenskih kompozita uglavnom fokusira na polimerne kompozite grafena i neorganske nanokompozite na bazi grafena. Sa produbljivanjem istraživanja grafena, primjenom grafenskih ojačanja u masivnim kompozitima na bazi metala Ljudi posvećuju sve više pažnje. Multifunkcionalni polimerni kompoziti i porozni keramički materijali visoke čvrstoće napravljeni od grafena poboljšavaju mnoga posebna svojstva kompozitnih materijala. Biografen se koristi za ubrzavanje osteogene diferencijacije mezenhimalnih matičnih ćelija ljudske koštane srži, a koristi se i za izradu biosenzora epitaksijalnog grafena na silicijum karbidu. U isto vrijeme, grafen se može koristiti kao elektroda nervnog interfejsa bez promjene ili uništavanja svojstava kao što su jačina signala ili formiranje ožiljnog tkiva. Zbog svoje fleksibilnosti, biokompatibilnosti i provodljivosti, grafenske elektrode su mnogo stabilnije in vivo od volframovih ili silikonskih elektroda. Grafen oksid je veoma efikasan u inhibiciji rasta E. coli bez oštećenja ljudskih ćelija.