1. Med det gradvise gennembrud af masseproduktion og store problemer, accelererer tempoet i industriel anvendelse af grafen. Baseret på eksisterende forskningsresultater kan de første kommercielle applikationer være mobile enheder, rumfart og ny energi. Batterifelt. Grundforskning Grafen har en særlig betydning for grundforskningen i fysik. Det muliggør nogle kvanteeffekter, som kun kan demonstreres teoretisk, før de kan verificeres gennem eksperimenter.
2. I todimensionel grafen ser massen af elektroner ud til at være ikke-eksisterende. Denne egenskab gør grafen til et sjældent kondenseret stof, der kan bruges til at studere relativistisk kvantemekanik – fordi masseløse partikler skal bevæge sig med lysets hastighed. Derfor skal det beskrives af relativistisk kvantemekanik, som giver teoretiske fysikere en ny forskningsretning: nogle eksperimenter, der oprindeligt skulle udføres i gigantiske partikelacceleratorer, kan udføres med grafen i små laboratorier. Nulenergigab-halvledere er hovedsageligt enkeltlagsgrafen, og denne elektroniske struktur vil alvorligt påvirke gasmolekylernes rolle på dens overflade. Sammenlignet med bulkgrafit er funktionen af enkeltlagsgrafen til at øge overfladereaktionsaktiviteten vist ved resultaterne af grafenhydrogenerings- og oxidationsreaktioner, hvilket indikerer, at grafens elektroniske struktur kan modulere overfladeaktiviteten.
3. Derudover kan den elektroniske struktur af grafen ændres tilsvarende ved induktion af gasmolekyleadsorption, som ikke kun ændrer koncentrationen af bærere, men også kan dopes med forskellige grafener. Sensorgrafen kan laves om til en kemisk sensor. Denne proces afsluttes hovedsageligt af grafens overfladeadsorptionsevne. Ifølge nogle forskeres forskning kan følsomheden af grafen kemiske detektorer sammenlignes med grænsen for enkeltmolekyle detektion. Grafens unikke todimensionelle struktur gør den meget følsom over for det omgivende miljø. Grafen er et ideelt materiale til elektrokemiske biosensorer. Sensorer lavet af grafen har god følsomhed til at detektere dopamin og glukose i medicin. Transistorgrafen kan bruges til at lave transistorer. På grund af den høje stabilitet af grafenstrukturen kan denne type transistor stadig arbejde stabilt på skalaen af et enkelt atom.
4. Derimod vil de nuværende siliciumbaserede transistorer miste deres stabilitet på skalaen omkring 10 nanometer; den ultrahurtige reaktionshastighed af elektroner i grafen til det ydre felt gør, at transistorerne lavet af det kan nå meget høj driftsfrekvens. For eksempel annoncerede IBM i februar 2010, at de ville øge driftsfrekvensen for grafentransistorer til 100 GHz, hvilket overstiger siliciumtransistorer af samme størrelse. Fleksibel skærm Den bøjelige skærm vakte stor opmærksomhed på Consumer Electronics Show, og den er blevet trenden for udviklingen af fleksible skærme til mobilenhedsskærme i fremtiden.
5. Det fremtidige marked for fleksibel skærm er bredt, og udsigten til grafen som grundmateriale er også lovende. Sydkoreanske forskere har for første gang produceret et fleksibelt gennemsigtigt display bestående af flere lag grafen og et glasfiber-polyesterpladesubstrat. Forskere fra Sydkoreas Samsung og Sungkyunkwan University har fremstillet et stykke ren grafen på størrelse med et tv på en 63 cm bred fleksibel transparent glasfiber-polyesterplade. De sagde, at dette er langt den største "bulk" grafenblok. Efterfølgende brugte de grafenblokken til at skabe en fleksibel touchskærm.
6. Forskerne sagde, at i teorien kan folk rulle deres smartphones sammen og fastgøre dem bag ørerne som en blyant. Nye energibatterier Nye energibatterier er også et vigtigt område af grafens tidligste kommercielle anvendelse. Massachusetts Institute of Technology i USA har med succes udviklet fleksible fotovoltaiske paneler med grafen-nano-coatings på overfladen, hvilket i høj grad kan reducere omkostningerne ved fremstilling af gennemsigtige og deformerbare solceller. Sådanne batterier kan bruges i nattesynsbriller, kameraer og andre små digitale kameraer. Applikation i enheden. Derudover har den succesrige forskning og udvikling af grafen-superbatterier også løst problemerne med utilstrækkelig kapacitet og lang opladningstid for nye energibilbatterier, hvilket i høj grad fremskynder udviklingen af den nye energibatteriindustri.
7. Denne serie af forskningsresultater banede vejen for anvendelsen af grafen i den nye energibatteriindustri. Afsaltning af grafenfiltre bruges mere end andre afsaltningsteknologier. Efter at grafenoxidfilmen i vandmiljøet er i tæt kontakt med vand, kan der dannes en kanal med en bredde på omkring 0,9 nanometer, og ioner eller molekyler mindre end denne størrelse kan hurtigt passere igennem. Størrelsen af kapillærkanalerne i grafenfilmen komprimeres yderligere med mekaniske midler, og porestørrelsen kontrolleres, hvilket effektivt kan filtrere saltet i havvandet. Brintlagermaterialet grafen har fordelene ved let vægt, høj kemisk stabilitet og højt specifikt overfladeareal, hvilket gør det til den bedste kandidat til brintlagringsmaterialer. På grund af egenskaberne med høj ledningsevne, høj styrke, ultralet og tynd i rumfart, er anvendelsesfordelene ved grafen i rumfarts- og militærindustrien også ekstremt fremtrædende.
8. I 2014 udviklede NASA i USA en grafensensor, der bruges i rumfartsområdet, og som kan detektere sporstoffer i jordens højtliggende atmosfære og strukturelle defekter på rumfartøjer. Grafen vil også spille en vigtigere rolle i potentielle anvendelser såsom ultralette flymaterialer. Det lysfølsomme element er en ny type lysfølsomt element, der bruger grafen som materiale i det lysfølsomme element. Gennem en speciel struktur forventes det at øge den lysfølsomme evne tusindvis af gange sammenlignet med den eksisterende CMOS eller CCD, og energiforbruget er kun 10% af originalen. Det kan bruges inden for skærme og satellitbilleder og kan bruges i kameraer, smartphones osv. Kompositmaterialer Grafenbaserede kompositmaterialer er en vigtig forskningsretning inden for grafenapplikationer. De har demonstreret fremragende ydeevne inden for energilagring, flydende krystalenheder, elektroniske enheder, biologiske materialer, sensormaterialer og katalysatorbærere og har en bred vifte af anvendelsesmuligheder.
9. På nuværende tidspunkt fokuserer forskningen i grafenkompositter hovedsageligt på grafenpolymerkompositter og grafenbaserede uorganiske nanokompositter. Med uddybningen af grafenforskningen er anvendelsen af grafenforstærkninger i bulk-metalbaserede kompositter, folk er mere og mere opmærksomme. Multifunktionelle polymerkompositter og højstyrke porøse keramiske materialer lavet af grafen forbedrer mange specielle egenskaber ved kompositmaterialer. Biografen bruges til at fremskynde den osteogene differentiering af humane knoglemarvs mesenkymale stamceller, og det bruges også til at lave biosensorer af epitaksial grafen på siliciumcarbid. Samtidig kan grafen bruges som en nervegrænsefladeelektrode uden at ændre eller ødelægge egenskaber som signalstyrke eller arvævsdannelse. På grund af dets fleksibilitet, biokompatibilitet og ledningsevne er grafenelektroder meget mere stabile in vivo end wolfram- eller siliciumelektroder. Grafenoxid er meget effektivt til at hæmme væksten af E. coli uden at skade menneskelige celler.
Indlægstid: 06-november 2021