1. Con el avance gradual de la producción en masa y los problemas de gran tamaño, el ritmo de la aplicación industrial de grafeno se está acelerando. Según los resultados de la investigación existentes, las primeras aplicaciones comerciales pueden ser dispositivos móviles, aeroespaciales y nueva energía. Campo de batería. La investigación básica del grafeno tiene un significado especial para la investigación básica en física. Permite algunos efectos cuánticos que solo se pueden demostrar teóricamente antes de que se puedan verificar a través de experimentos.
2. En grafeno bidimensional, la masa de electrones parece ser inexistente. Esta propiedad hace que el grafeno sea una materia condensada rara que se puede usar para estudiar la mecánica cuántica relativista, porque las partículas sin masa deben moverse a la velocidad de la luz, por lo tanto, debe describirse mediante la mecánica cuántica relativista, que proporciona a los físicos teóricos una nueva dirección de investigación: algunas: algunas Los experimentos que originalmente debían llevarse a cabo en aceleradores de partículas gigantes se pueden llevar a cabo con grafeno en pequeños laboratorios. Los semiconductores de brecha de energía cero son principalmente grafeno de una sola capa, y esta estructura electrónica afectará seriamente el papel de las moléculas de gas en su superficie. En comparación con el grafito a granel, la función del grafeno de una sola capa para mejorar la actividad de la reacción superficial se muestra mediante los resultados de las reacciones de hidrogenación y oxidación de grafeno, lo que indica que la estructura electrónica del grafeno puede modular la actividad superficial.
3. Además, la estructura electrónica del grafeno puede cambiar correspondientemente por la inducción de la adsorción de la molécula de gas, que no solo cambia la concentración de portadores, sino que también puede doparse con diferentes grafenos. El grafeno del sensor se puede convertir en un sensor químico. Este proceso se completa principalmente por el rendimiento de adsorción de la superficie del grafeno. Según la investigación de algunos académicos, la sensibilidad de los detectores químicos de grafeno se puede comparar con el límite de detección de una sola molécula. La estructura bidimensional única de Graphene lo hace muy sensible al entorno circundante. El grafeno es un material ideal para biosensores electroquímicos. Los sensores hechos de grafeno tienen buena sensibilidad para detectar dopamina y glucosa en medicina. El grafeno de transistores se puede usar para hacer transistores. Debido a la alta estabilidad de la estructura de grafeno, este tipo de transistor aún puede funcionar de manera estable en la escala de un solo átomo.
4. En contraste, los transistores actuales basados en silicio perderán su estabilidad en la escala de aproximadamente 10 nanómetros; La velocidad de reacción ultra rápida de los electrones en el grafeno al campo externo hace que los transistores hechos de él puedan alcanzar una frecuencia de funcionamiento muy alta. Por ejemplo, IBM anunció en febrero de 2010 que aumentaría la frecuencia operativa de los transistores de grafeno a 100 GHz, lo que excede la de los transistores de silicio del mismo tamaño. Pantalla flexible La pantalla flexible atrajo mucha atención en el Show de Electronics de Consumer, y se ha convertido en la tendencia del desarrollo de pantallas flexibles para pantallas de dispositivos móviles en el futuro.
5. El mercado futuro de la pantalla flexible es amplio, y la perspectiva del grafeno como material básico también es prometedor. Los investigadores de Corea del Sur han producido por primera vez una pantalla transparente flexible compuesta de múltiples capas de grafeno y un sustrato de lámina de poliéster de fibra de vidrio. Investigadores de la Universidad Samsung y Sungkyunkwan de Corea del Sur han fabricado una pieza de grafeno puro del tamaño de un televisor en un tablero de poliéster de fibra de vidrio transparente de 63 cm de ancho. Dijeron que este es, con mucho, el bloque de grafeno "a granel" más grande. Posteriormente, utilizaron el bloque de grafeno para crear una pantalla táctil flexible.
6. Los investigadores dijeron que, en teoría, las personas pueden enrollar sus teléfonos inteligentes y fijarlos detrás de sus oídos como un lápiz. Nuevas baterías energéticas Las nuevas baterías energéticas también son un área importante del uso comercial más temprano de Graphene. El Instituto de Tecnología de Massachusetts en los Estados Unidos ha desarrollado con éxito paneles fotovoltaicos flexibles con nano-caras de grafeno en la superficie, lo que puede reducir en gran medida el costo de fabricar células solares transparentes y deformables. Dichas baterías se pueden usar en gafas de visión nocturna, cámaras y otras pequeñas cámaras digitales. Aplicación en el dispositivo. Además, la investigación exitosa y el desarrollo de grafeno Super Batteries también ha resuelto los problemas de capacidad insuficiente y un largo tiempo de carga de nuevas baterías de vehículos de energía, acelerando en gran medida el desarrollo de la nueva industria de baterías de energía.
7. Esta serie de resultados de investigación allanó el camino para la aplicación de grafeno en la nueva industria de la batería de energía. Los filtros de grafeno de desalinización se utilizan más que otras tecnologías de desalinización. Después de que la película de óxido de grafeno en el entorno del agua está en contacto cercano con el agua, se puede formar un canal con un ancho de aproximadamente 0.9 nanómetros, y los iones o moléculas más pequeñas que este tamaño pueden pasar rápidamente. El tamaño de los canales capilares en la película de grafeno se comprime aún más por medios mecánicos, y el tamaño de poro se controla, lo que puede filtrar eficientemente la sal en el agua de mar. El grafeno de material de almacenamiento de hidrógeno tiene las ventajas de peso ligero, alta estabilidad química y alta superficie específica, lo que lo convierte en el mejor candidato para materiales de almacenamiento de hidrógeno. Debido a las características de alta conductividad, alta resistencia, ultra luz y delgada en aeroespacial, las ventajas de aplicación del grafeno en la industria aeroespacial y militar también son extremadamente prominentes.
8. En 2014, la NASA en los Estados Unidos desarrolló un sensor de grafeno utilizado en el campo aeroespacial, que puede detectar elementos traza en la atmósfera a gran altitud de la tierra y defectos estructurales en la nave espacial. El grafeno también desempeñará un papel más importante en aplicaciones potenciales como los materiales de aeronaves ultraligeros. El elemento fotosensible es un nuevo tipo de elemento fotosensible que usa grafeno como material del elemento fotosensible. A través de una estructura especial, se espera que aumente la capacidad fotosensible en miles de veces en comparación con el CMOS o CCD existente, y el consumo de energía es solo el 10% del original. Se puede usar en el campo de monitores y imágenes satelitales, y se puede usar en cámaras, teléfonos inteligentes, etc. Materiales compuestos Los materiales compuestos basados en grafeno son una importante dirección de investigación en el campo de las aplicaciones de grafeno. Han demostrado un excelente rendimiento en los campos de almacenamiento de energía, dispositivos de cristal líquido, dispositivos electrónicos, materiales biológicos, materiales de detección y portadores de catalizador, y tienen una amplia gama de perspectivas de aplicaciones.
9. En la actualidad, la investigación de los compuestos de grafeno se centra principalmente en los compuestos de polímeros de grafeno y los nanocompuestos inorgánicos basados en grafeno. Con la profundización de la investigación de grafeno, la aplicación de refuerzos de grafeno en compuestos a granel basados en metales está prestando más y más atención. Los compuestos de polímeros multifuncionales y los materiales cerámicos porosos de alta resistencia hechos de grafeno mejoran muchas propiedades especiales de materiales compuestos. El biographeno se usa para acelerar la diferenciación osteogénica de las células madre mesenquimales de médula ósea humana, y también se usa para hacer biosensores de grafeno epitaxial en carburo de silicio. Al mismo tiempo, el grafeno se puede usar como un electrodo de interfaz nervioso sin cambiar o destruir propiedades como la resistencia a la señal o la formación de tejidos cicatriciales. Debido a su flexibilidad, biocompatibilidad y conductividad, los electrodos de grafeno son mucho más estables in vivo que los electrodos de tungsteno o silicio. El óxido de grafeno es muy efectivo para inhibir el crecimiento de E. coli sin dañar las células humanas.
Tiempo de publicación: Nov-06-2021