Aplikace grafenu

1. S postupným průlomem hromadné výroby a problémům s velkou velikostí se tempo průmyslového použití grafenu zrychluje. Na základě existujících výsledků výzkumu mohou první komerční aplikace být mobilní zařízení, letecký a letecký a novou energii. Pole baterie. Základní výzkumný grafen má zvláštní význam pro základní výzkum fyziky. Umožňuje některé kvantové účinky, které lze prokázat pouze teoreticky předtím, které mohou být ověřeny experimenty.

2. Ve dvourozměrném grafenu se zdá, že hmotnost elektronů neexistuje. Tato vlastnost dělá grafen vzácnou kondenzovanou hmotou, kterou lze použít ke studiu relativistické kvantové mechaniky - protože bezmasné částice se musí pohybovat rychlostí světla, proto musí být popsána relativistickou kvantovou mechanikou, která poskytuje teoretickým fyzikům nový směr výzkumu: některé experimenty, které jsou původně potřebné k provádění v obřích částicových akcelerátorech. Polovodiče s nulovou energií jsou hlavně jednovrstvý grafen a tato elektronická struktura vážně ovlivní roli molekul plynu na jeho povrchu. Ve srovnání s objemovým grafitem je funkce jednovrstvého grafenu pro zvýšení povrchové reakční aktivity ukázána výsledky hydrogenace a oxidace grafenu, což ukazuje, že elektronická struktura grafenu může modulovat povrchovou aktivitu.

3. Kromě toho může být elektronická struktura grafenu odpovídajícím způsobem změněna indukcí adsorpce molekuly plynu, která nejen mění koncentraci nosičů, ale také může být dopována různými grafeny. Senzorový grafen může být vyroben do chemického senzoru. Tento proces je dokončen hlavně povrchovou adsorpční výkonem grafenu. Podle výzkumu některých vědců lze citlivost grafenových chemických detektorů porovnat s limitem detekce jedné molekuly. Unikátní dvourozměrná struktura Graphene je velmi citlivá na okolní prostředí. Grafen je ideální materiál pro elektrochemické biosenzory. Senzory vyrobené z grafenu mají dobrou citlivost pro detekci dopaminu a glukózy v medicíně. Tranzistorový grafen lze použít k výrobě tranzistorů. Vzhledem k vysoké stabilitě grafenové struktury může tento typ tranzistoru stále fungovat na stupnici jediného atomu.

4. Naproti tomu současné tranzistory na bázi křemíku ztratí stabilitu na stupnici asi 10 nanometrů; Ultra rychlá reakční rychlost elektronů v grafenu do externího pole způsobuje, že tranzistory z něj mohou dosáhnout velmi vysoké provozní frekvence. Například IBM v únoru 2010 oznámila, že zvýší provozní frekvenci grafenových tranzistorů na 100 GHz, což přesahuje frekvenci křemíkových tranzistorů stejné velikosti. Flexibilní zobrazení ohýbatelné obrazovky přitahovala velkou pozornost na show Consumer Electronics Show a v budoucnu se stala trendem vývoje flexibilních obrazovek pro zobrazení mobilního zařízení.

5. Budoucí trh flexibilního displeje je široký a vyhlídka na grafen jako základní materiál je také slibná. Jihokorejští vědci poprvé produkovali flexibilní průhlednou displej složenou z více vrstev grafenu a substrátu polyesterových listů ze skleněných vláken. Vědci z Jižní Koreje Samsung a Sungkyunkwan University vymysleli kus čistého grafenu velikosti TV na 63 cm široké flexibilní transparentní polyesterové desce ze skleněných vláken. Řekli, že se jedná o zdaleka největší „hromadný“ grafenový blok. Následně použili blok grafenu k vytvoření flexibilní dotykové obrazovky.

6. Vědci uvedli, že teoreticky mohou lidé sbalit smartphony a připnout je za uši jako tužka. 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 nano-co-coatingové grafenové na povrchu, což může výrazně snížit náklady na výrobu transparentních a deformovatelných solárních článků. Takové baterie mohou být použity v brýlech, kamerách a dalších malých digitálních kamerách. Aplikace v zařízení. Úspěšný výzkum a vývoj super baterií Graphene Super baterie také vyřešil problémy s nedostatečnou kapacitou a dlouhou dobou nabíjení nových baterií energetických vozidel, což výrazně zrychlil rozvoj nového průmyslu energetických baterií.

7. Tato řada výsledků výzkumu připravila cestu pro aplikaci grafenu v novém průmyslu energetických baterií. Filtry grafenu odsolování se používají více než jiné technologie odsolování. Poté, co je film oxidu grafenu ve vodním prostředí v úzkém kontaktu s vodou, lze vytvořit kanál s šířkou asi 0,9 nanometrů a ionty nebo molekuly menší, než tato velikost mohou projít rychle. Velikost kapilárních kanálů ve grafenovém filmu je dále komprimována mechanickými prostředky a velikost pórů je řízena, což může účinně filtrovat sůl v mořské vodě. Grafen skladovacího materiálu vodíku má výhody nízké hmotnosti, vysoké chemické stability a vysoké specifické povrchové plochy, což z něj činí nejlepšího kandidáta pro materiály pro skladování vodíku. Vzhledem k charakteristikám vysoké vodivosti, vysoké pevnosti, ultralehkého a tenkého v leteckém prostoru jsou také velmi výrazné aplikační výhody grafenu v leteckém a vojenském průmyslu.

8. V roce 2014 NASA ve Spojených státech vyvinula grafenový senzor používaný v leteckém poli, který může detekovat stopové prvky v atmosféře vysoké nadmořské výšky a strukturální defekty na kosmické lodi. Graphene bude také hrát důležitější roli v potenciálních aplikacích, jako jsou ultralehké letadlové materiály. Fotocitlivý prvek je nový typ fotosenzitivního prvku využívajícího grafen jako materiál fotosenzitivního prvku. Prostřednictvím speciální struktury se očekává, že zvýší fotocitlivé schopnosti o tisícekrát ve srovnání se stávajícím CMOS nebo CCD a spotřeba energie je pouze 10% originálu. Může být použit v oblasti monitorů a satelitního zobrazování a lze jej použít v kamer, chytrých telefonech atd. Kompozitní materiály na bázi kompozitních materiálů jsou důležitým směrem výzkumu v oblasti grafenových aplikací. Prokázali vynikající výkon v oblasti skladování energie, tekutých krystalických zařízení, elektronických zařízení, biologických materiálů, snímacích materiálů a katalyzátorů a mají širokou škálu vyhlídek na aplikace.

9. V současné době se výzkum grafenových kompozitů zaměřuje hlavně na kompozity grafenového polymeru a anorganické nanokompozity založené na grafenu. Při prohloubení výzkumu grafenu věnují lidé na objemných kovových kompozitech aplikaci grafenových výztuh v kompozitech na bázi kovů stále více pozornosti. Multifunkční polymerní kompozity a porézní keramické materiály s vysokou pevností vyrobené z grafenu zvyšují mnoho zvláštních vlastností kompozitních materiálů. Biographene se používá ke zrychlení osteogenní diferenciace mezenchymálních kmenových buněk lidské kostní dřeně a používá se také k výrobě biosenzorů epitaxiálního grafenu na karbidu křemíku. Současně lze grafen použít jako elektroda nervového rozhraní bez změny nebo ničení vlastností, jako je síla signálu nebo tvorba tkáně jizvy. Díky své flexibilitě, biokompatibilitě a vodivosti jsou grafenové elektrody mnohem stabilnější in vivo než elektrody wolframu nebo křemíku. Oxid grafenu je velmi účinný při inhibici růstu E. coli bez poškození lidských buněk.