1. Με τη σταδιακή ανακάλυψη της μαζικής παραγωγής και των προβλημάτων μεγάλου μεγέθους, ο ρυθμός της βιομηχανικής εφαρμογής του γραφένιου επιταχύνεται. Με βάση τα υπάρχοντα αποτελέσματα της έρευνας, οι πρώτες εμπορικές εφαρμογές μπορεί να είναι κινητές συσκευές, αεροδιαστημική και νέα ενέργεια. Πεδίο μπαταρίας. Το βασικό ερευνητικό graphene έχει ιδιαίτερη σημασία για τη βασική έρευνα στη φυσική. Επιτρέπει ορισμένα κβαντικά αποτελέσματα που μπορούν να αποδειχθούν μόνο θεωρητικά πριν μπορούν να επαληθευτούν μέσω πειραμάτων.
2. Σε δισδιάστατο γραφένιο, η μάζα των ηλεκτρονίων φαίνεται να είναι ανύπαρκτη. Αυτή η ιδιότητα καθιστά το graphene ένα σπάνιο συμπυκνωμένο θέμα που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να μελετηθεί η σχετικιστική κβαντική μηχανική - επειδή τα σωματίδια χωρίς μάζα πρέπει να μετακινούνται με την ταχύτητα του φωτός, επομένως, πρέπει να περιγραφούν με σχετικιστικές κβαντικές μηχανικές, η οποία παρέχει θεωρητικούς φυσικούς με μια νέα κατεύθυνση έρευνας: μερικά πειράματα που αρχικά πρέπει να διεξαχθούν σε γιγαντιαία επιταχυντή σωματιδίων μπορεί να διεξαχθεί με γραφή σε μικρά εργαστήρια. Οι ημιαγωγοί μηδενικού ενεργειακού χάσματος είναι κυρίως γραφένιο ενός στρώματος και αυτή η ηλεκτρονική δομή θα επηρεάσει σοβαρά το ρόλο των μορίων αερίου στην επιφάνεια του. Σε σύγκριση με τον χύδην γραφίτη, η συνάρτηση του γραφένιου ενός στρώματος για την ενίσχυση της δραστικότητας της αντίδρασης της επιφάνειας παρουσιάζεται από τα αποτελέσματα των αντιδράσεων υδρογόνωσης και οξείδωσης του γραφένιου, υποδεικνύοντας ότι η ηλεκτρονική δομή του γραφένιου μπορεί να ρυθμίσει την επιφανειακή δραστικότητα.
3. Επιπλέον, η ηλεκτρονική δομή του γραφένιου μπορεί να αλλάξει αντίστοιχα με την επαγωγή προσρόφησης μορίων αερίου, η οποία όχι μόνο αλλάζει τη συγκέντρωση των φορέων, αλλά μπορεί επίσης να δοθεί με διαφορετικά γραφένια. Ο αισθητήρας graphene μπορεί να γίνει σε χημικό αισθητήρα. Αυτή η διαδικασία ολοκληρώνεται κυρίως από την απόδοση της προσρόφησης της επιφάνειας του γραφένιου. Σύμφωνα με την έρευνα ορισμένων μελετητών, η ευαισθησία των ανιχνευτών χημικών graphene μπορεί να συγκριθεί με το όριο της ανίχνευσης ενός μορίου. Η μοναδική δισδιάστατη δομή του Graphene το καθιστά πολύ ευαίσθητο στο περιβάλλον. Το Graphene είναι ένα ιδανικό υλικό για ηλεκτροχημικούς βιοαισθητήρες. Οι αισθητήρες από γραφένιο έχουν καλή ευαισθησία για την ανίχνευση ντοπαμίνης και γλυκόζης στην ιατρική. Το τρανζίστορ graphene μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή τρανζίστορ. Λόγω της υψηλής σταθερότητας της δομής του γραφένιου, αυτός ο τύπος τρανζίστορ μπορεί να λειτουργήσει σταθερά στην κλίμακα ενός ενιαίου ατόμου.
4. Αντίθετα, τα σημερινά τρανζίστορ με βάση το πυρίτιο θα χάσουν τη σταθερότητά τους στην κλίμακα περίπου 10 νανόμετρων. Η εξαιρετικά γρήγορη ταχύτητα αντίδρασης των ηλεκτρονίων στο graphene στο εξωτερικό πεδίο καθιστά τα τρανζίστορ από αυτό μπορεί να φτάσει σε πολύ υψηλή συχνότητα λειτουργίας. Για παράδειγμα, η IBM ανακοίνωσε τον Φεβρουάριο του 2010 ότι θα αυξήσει τη συχνότητα λειτουργίας των τρανζίστορ γραφένιου στα 100 GHz, η οποία υπερβαίνει εκείνη των τρανζίστορ πυρίτιο του ίδιου μεγέθους. Η ευέλικτη εμφάνιση η εύκαμπτη οθόνη προσέλκυσε μεγάλη προσοχή στην εκπομπή Consumer Electronics και έχει γίνει η τάση της ανάπτυξης ευέλικτων οθονών προβολής για εμφανίσεις κινητών συσκευών στο μέλλον.
5. Η μελλοντική αγορά ευέλικτης εμφάνισης είναι ευρεία και η προοπτική του graphene ως βασικού υλικού είναι επίσης πολλά υποσχόμενη. Οι ερευνητές της Νότιας Κορέας έχουν δημιουργήσει για πρώτη φορά μια ευέλικτη διαφανή οθόνη που αποτελείται από πολλαπλά στρώματα γραφένιου και ένα υπόστρωμα πολυεστέρα γυαλιού. Οι ερευνητές από το Πανεπιστήμιο Samsung και Sungkyunkwan της Νότιας Κορέας έχουν κατασκευάσει ένα κομμάτι καθαρού γραφένιου μεγέθους μιας τηλεόρασης σε εύκαμπτο πίνακα πολυεστέρας ευέλικτου γυαλιού. Είπαν ότι αυτό είναι μακράν το μεγαλύτερο μπλοκ γραφένιου "χύδην". Στη συνέχεια, χρησιμοποίησαν το μπλοκ γραφένιου για να δημιουργήσουν μια ευέλικτη οθόνη αφής.
6. Οι ερευνητές δήλωσαν ότι θεωρητικά, οι άνθρωποι μπορούν να κυλήσουν τα smartphones τους και να τα καρφώσουν πίσω από τα αυτιά τους σαν μολύβι. Οι νέες ενεργειακές μπαταρίες νέες ενεργειακές μπαταρίες είναι επίσης μια σημαντική περιοχή της πρώιμης εμπορικής χρήσης του Graphene. Το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης στις Ηνωμένες Πολιτείες έχει αναπτύξει επιτυχώς ευέλικτα φωτοβολταϊκά πάνελ με νανο-καλύμματα γραφένιου στην επιφάνεια, γεγονός που μπορεί να μειώσει σημαντικά το κόστος κατασκευής διαφανή και παραμορφώσιμα ηλιακά κύτταρα. Τέτοιες μπαταρίες μπορούν να χρησιμοποιηθούν σε γυαλιά νυχτερινής όρασης, κάμερες και άλλες μικρές ψηφιακές κάμερες. Εφαρμογή στη συσκευή. Επιπλέον, η επιτυχημένη έρευνα και ανάπτυξη των μπαταριών Graphene Super έχει επίσης λύσει τα προβλήματα ανεπαρκούς χωρητικότητας και μακρού χρόνου φόρτισης των νέων μπαταριών ενεργειακών οχημάτων, επιταχύνοντας σε μεγάλο βαθμό την ανάπτυξη της νέας βιομηχανίας μπαταριών ενέργειας.
7. Αυτή η σειρά ερευνητικών αποτελεσμάτων άνοιξε το δρόμο για την εφαρμογή του graphene στη νέα βιομηχανία ενεργειακών μπαταριών. Τα φίλτρα Graphene αφαλάτωσης χρησιμοποιούνται περισσότερο από άλλες τεχνολογίες αφαλάτωσης. Αφού η μεμβράνη οξειδίου του γραφένιου στο περιβάλλον του νερού βρίσκεται σε στενή επαφή με το νερό, μπορεί να σχηματιστεί ένα κανάλι με πλάτος περίπου 0,9 νανόμετρων και τα ιόντα ή τα μόρια μικρότερα από αυτό το μέγεθος μπορούν να περάσουν γρήγορα. Το μέγεθος των τριχοειδών καναλιών στο φιλμ γραφένιου συμπιέζεται περαιτέρω με μηχανικά μέσα και το μέγεθος των πόρων ελέγχεται, το οποίο μπορεί να φιλτράρει αποτελεσματικά το άλας στο θαλασσινό νερό. Το υλικό αποθήκευσης υδρογόνου έχει τα πλεονεκτήματα του ελαφρού βάρους, της υψηλής χημικής σταθερότητας και της υψηλής ειδικής επιφάνειας, καθιστώντας την καλύτερη υποψήφια για υλικά αποθήκευσης υδρογόνου. Λόγω των χαρακτηριστικών της υψηλής αγωγιμότητας, της υψηλής αντοχής, του εξαιρετικά ελαφρού και του λεπτού στην αεροδιαστημική, τα πλεονεκτήματα της εφαρμογής του graphene στην αεροδιαστημική και τη στρατιωτική βιομηχανία είναι επίσης εξαιρετικά εμφανή.
8. Το 2014, η NASA στις Ηνωμένες Πολιτείες ανέπτυξε έναν αισθητήρα γραφένιο που χρησιμοποιήθηκε στον τομέα της αεροδιαστημικής, ο οποίος μπορεί να ανιχνεύσει ιχνοστοιχεία στην ατμόσφαιρα υψηλού υψομέτρου της γης και δομικών ελαττωμάτων στο διαστημικό σκάφος. Το Graphene θα διαδραματίσει επίσης σημαντικότερο ρόλο σε πιθανές εφαρμογές, όπως τα υλικά αεροσκαφών Ultralight. Το φωτοευαίσθητο στοιχείο είναι ένας νέος τύπος φωτοευαίσθητου στοιχείου χρησιμοποιώντας το graphene ως υλικό του φωτοευαισθητικού στοιχείου. Μέσω μιας ειδικής δομής, αναμένεται να αυξήσει την φωτοευαίσθητη ικανότητα κατά χιλιάδες φορές σε σύγκριση με τις υπάρχουσες CMOS ή CCD και η κατανάλωση ενέργειας είναι μόνο το 10% του πρωτότυπου. Μπορεί να χρησιμοποιηθεί στον τομέα των οθονών και της δορυφορικής απεικόνισης και μπορεί να χρησιμοποιηθεί σε κάμερες, έξυπνα τηλέφωνα κλπ. Τα σύνθετα υλικά σύνθετα υλικά που βασίζονται σε γραφένιο είναι μια σημαντική κατεύθυνση έρευνας στον τομέα των εφαρμογών graphene. Έχουν επιδείξει εξαιρετική απόδοση στους τομείς της αποθήκευσης ενέργειας, των συσκευών υγρών κρυστάλλων, των ηλεκτρονικών συσκευών, των βιολογικών υλικών, των υλικών ανίχνευσης και των φορέων καταλύτη και έχουν ένα ευρύ φάσμα προοπτικών εφαρμογής.
9. Επί του παρόντος, η έρευνα των σύνθετων γραφένων επικεντρώνεται κυρίως σε σύνθετα πολυμερές από γραφένιο και ανόργανοι νανοσύνθετα με γραφένιο. Με την εμβάθυνση της έρευνας graphene, η εφαρμογή των ενισχύσεων του γραφένιου σε σύνθετα σύνθετα με βάση τα μέταλλα, οι άνθρωποι δίνουν όλο και περισσότερη προσοχή. Τα πολυλειτουργικά σύνθετα πολυμερή και τα πορώδη κεραμικά υλικά υψηλής αντοχής που κατασκευάζονται από γραφένιο ενισχύουν πολλές ειδικές ιδιότητες σύνθετων υλικών. Το βιογραφικό χρησιμοποιείται για την επιτάχυνση της οστεογονικής διαφοροποίησης των μεσεγχυματικών βλαστικών κυττάρων του ανθρώπινου μυελού των οστών και χρησιμοποιείται επίσης για την κατασκευή βιοαισθητήρων επιταξιακού γραφένιου σε καρβίδιο του πυριτίου. Ταυτόχρονα, το graphene μπορεί να χρησιμοποιηθεί ως ηλεκτρόδιο διασύνδεσης νεύρου χωρίς να αλλάζει ή να καταστρέφει ιδιότητες όπως η αντοχή σήματος ή ο σχηματισμός ιστών ουλών. Λόγω της ευελιξίας, της βιοσυμβατότητας και της αγωγιμότητας, τα ηλεκτρόδια γραφένιου είναι πολύ πιο σταθερά in vivo από τα ηλεκτρόδια βολφραμίου ή πυριτίου. Το οξείδιο του γραφένιου είναι πολύ αποτελεσματικό στην αναστολή της ανάπτυξης του Ε. Coli χωρίς να βλάψει τα ανθρώπινα κύτταρα.
Χρόνος δημοσίευσης: Νοέμβριος-06-2021