1. S postupným průlomem masové výroby a velkými problémy se tempo průmyslové aplikace grafenu zrychluje. Na základě stávajících výsledků výzkumu mohou být prvními komerčními aplikacemi mobilní zařízení, letecký průmysl a nová energie. Pole baterie. Základní výzkum Grafen má zvláštní význam pro základní výzkum ve fyzice. Umožňuje některé kvantové efekty, které mohou být demonstrovány pouze teoreticky, než mohou být ověřeny pomocí experimentů.
2. Ve dvourozměrném grafenu se zdá, že hmotnost elektronů neexistuje. Tato vlastnost dělá z grafenu vzácnou kondenzovanou hmotu, kterou lze použít ke studiu relativistické kvantové mechaniky – protože bezhmotné částice se musí pohybovat rychlostí světla Proto musí být popsán relativistickou kvantovou mechanikou, která teoretickým fyzikům poskytuje nový směr výzkumu: některé experimenty, které bylo třeba původně provádět v obřích urychlovačích částic, lze s grafenem provádět v malých laboratořích. Polovodiče s nulovou energetickou mezerou jsou převážně jednovrstvý grafen a tato elektronická struktura vážně ovlivní roli molekul plynu na jejím povrchu. Ve srovnání s objemovým grafitem je funkce jednovrstvého grafenu pro zvýšení aktivity povrchové reakce ukázána výsledky hydrogenačních a oxidačních reakcí grafenu, což naznačuje, že elektronová struktura grafenu může modulovat povrchovou aktivitu.
3. Elektronovou strukturu grafenu lze navíc odpovídajícím způsobem změnit indukcí adsorpce molekul plynu, která nejen mění koncentraci nosičů, ale také může být dotována různými grafeny. Ze senzorového grafenu lze vytvořit chemický senzor. Tento proces je završen především povrchovou adsorpcí grafenu. Podle výzkumu některých vědců lze citlivost chemických detektorů grafenu srovnat s limitem detekce jedné molekuly. Jedinečná dvourozměrná struktura grafenu jej činí velmi citlivým na okolní prostředí. Grafen je ideálním materiálem pro elektrochemické biosenzory. Senzory vyrobené z grafenu mají dobrou citlivost pro detekci dopaminu a glukózy v medicíně. Tranzistorový grafen lze použít k výrobě tranzistorů. Díky vysoké stabilitě grafenové struktury může tento typ tranzistoru stále pracovat stabilně v měřítku jednoho atomu.
4. Naproti tomu současné tranzistory na bázi křemíku ztratí svou stabilitu v měřítku asi 10 nanometrů; ultra-rychlá reakční rychlost elektronů v grafenu na vnější pole způsobuje, že tranzistory z něj vyrobené mohou dosáhnout velmi vysoké pracovní frekvence. Například IBM v únoru 2010 oznámilo, že zvýší pracovní frekvenci grafenových tranzistorů na 100 GHz, což je více než u křemíkových tranzistorů stejné velikosti. Flexibilní displej Ohebný displej vzbudil velkou pozornost na veletrhu spotřební elektroniky a stal se trendem vývoje flexibilních displejů pro displeje mobilních zařízení v budoucnu.
5. Budoucí trh flexibilních displejů je široký a perspektiva grafenu jako základního materiálu je také slibná. Jihokorejští vědci poprvé vyrobili flexibilní průhledný displej složený z několika vrstev grafenu a substrátu ze skleněného vlákna polyesteru. Vědci z jihokorejského Samsungu a univerzity Sungkyunkwan vyrobili kus čistého grafenu o velikosti televizoru na 63 cm široké flexibilní průhledné polyesterové desce ze skleněných vláken. Řekli, že toto je zdaleka největší „hromadný“ grafenový blok. Následně použili grafenový blok k vytvoření flexibilní dotykové obrazovky.
6. Vědci uvedli, že teoreticky mohou lidé své smartphony srolovat a připnout si je za uši jako tužku. Nové energetické baterie Nové energetické baterie jsou také důležitou oblastí nejranějšího komerčního využití grafenu. Massachusetts Institute of Technology ve Spojených státech úspěšně vyvinul flexibilní fotovoltaické panely s grafenovými nano-povlaky na povrchu, které mohou výrazně snížit náklady na výrobu průhledných a deformovatelných solárních článků. Takové baterie mohou být použity v brýlích pro noční vidění, fotoaparátech a dalších malých digitálních fotoaparátech. Aplikace v zařízení. Kromě toho úspěšný výzkum a vývoj grafenových superbaterií také vyřešil problémy s nedostatečnou kapacitou a dlouhou dobou nabíjení nových baterií energetických vozidel, což výrazně urychlilo rozvoj odvětví nových energetických baterií.
7. Tato série výsledků výzkumu připravila cestu pro aplikaci grafenu v novém průmyslu energetických baterií. Odsolovací grafenové filtry se používají více než jiné technologie odsolování. Poté, co je film oxidu grafenu ve vodním prostředí v těsném kontaktu s vodou, může se vytvořit kanál o šířce asi 0,9 nanometru a ionty nebo molekuly menší než tato velikost mohou rychle projít. Velikost kapilárních kanálků v grafenové fólii je dále stlačována mechanickými prostředky a je řízena velikost pórů, což může účinně filtrovat sůl v mořské vodě. Materiál pro skladování vodíku grafen má výhody nízké hmotnosti, vysoké chemické stability a vysokého specifického povrchu, což z něj činí nejlepšího kandidáta na materiály pro skladování vodíku. Vzhledem k vlastnostem vysoké vodivosti, vysoké pevnosti, ultralehkosti a tenké v kosmonautice jsou aplikační výhody grafenu v leteckém a vojenském průmyslu také mimořádně významné.
8. V roce 2014 vyvinula NASA ve Spojených státech grafenový senzor používaný v oblasti letectví a kosmonautiky, který dokáže detekovat stopové prvky ve vysokohorské atmosféře Země a strukturální defekty na kosmických lodích. Grafen bude také hrát důležitější roli v potenciálních aplikacích, jako jsou materiály pro ultralehká letadla. Fotocitlivý prvek je nový typ fotocitlivého prvku využívajícího grafen jako materiál fotocitlivého prvku. Očekává se, že díky speciální struktuře tisíckrát zvýší schopnost fotosenzitivity ve srovnání se stávajícími CMOS nebo CCD a spotřeba energie je pouze 10% původní. Může být použit v oblasti monitorů a satelitního zobrazování a může být použit ve fotoaparátech, chytrých telefonech atd. Kompozitní materiály Kompozitní materiály na bázi grafenu jsou důležitým směrem výzkumu v oblasti aplikací grafenu. Prokázaly vynikající výkon v oblasti skladování energie, zařízení s tekutými krystaly, elektronických zařízení, biologických materiálů, snímacích materiálů a nosičů katalyzátorů a mají širokou škálu aplikačních vyhlídek.
9. V současnosti se výzkum grafenových kompozitů zaměřuje především na grafenové polymerní kompozity a anorganické nanokompozity na bázi grafenu. S prohlubujícím se výzkumem grafenu a aplikací grafenových výztuh v hromadných kompozitech na bázi kovu Lidé věnují stále větší pozornost. Multifunkční polymerní kompozity a vysoce pevné porézní keramické materiály vyrobené z grafenu zlepšují mnoho speciálních vlastností kompozitních materiálů. Biographen se používá k urychlení osteogenní diferenciace mezenchymálních kmenových buněk lidské kostní dřeně a také se používá k výrobě biosenzorů epitaxního grafenu na karbidu křemíku. Současně lze grafen použít jako elektrodu pro nervové rozhraní, aniž by se změnily nebo zničily vlastnosti, jako je síla signálu nebo tvorba jizevnaté tkáně. Díky své flexibilitě, biokompatibilitě a vodivosti jsou grafenové elektrody in vivo mnohem stabilnější než elektrody wolframové nebo křemíkové. Oxid grafenu je velmi účinný při inhibici růstu E. coli bez poškození lidských buněk.
Čas odeslání: List-06-2021