1. Co avance gradual da produción en masa e os problemas de gran tamaño, o ritmo de aplicación industrial do grafeno estase acelerando. En función dos resultados da investigación existente, as primeiras aplicacións comerciais poden ser dispositivos móbiles, aeroespaciais e novas enerxías. Campo da batería. Investigación básica O grafeno ten un significado especial para a investigación básica en física. Permite algúns efectos cuánticos que só se poden demostrar teoricamente antes de poder verificarse mediante experimentos.
2. No grafeno bidimensional, a masa dos electróns parece ser inexistente. Esta propiedade fai do grafeno unha materia condensada rara que se pode usar para estudar a mecánica cuántica relativista, porque as partículas sen masa deben moverse á velocidade da luz. Polo tanto, debe ser descrita pola mecánica cuántica relativista, que proporciona aos físicos teóricos unha nova dirección de investigación: algunhas experimentos que orixinalmente debían realizarse en aceleradores de partículas xigantes pódense realizar con grafeno en pequenos laboratorios. Os semicondutores con brecha de enerxía cero son principalmente grafeno dunha soa capa, e esta estrutura electrónica afectará seriamente o papel das moléculas de gas na súa superficie. En comparación co grafito a granel, a función do grafeno dunha soa capa para mellorar a actividade da reacción superficial móstrase polos resultados das reaccións de hidroxenación e oxidación do grafeno, o que indica que a estrutura electrónica do grafeno pode modular a actividade superficial.
3. Ademais, a estrutura electrónica do grafeno pódese modificar de forma correspondente coa indución da adsorción de moléculas de gas, que non só cambia a concentración de portadores, senón que tamén se pode dopar con diferentes grafenos. O grafeno sensor pódese converter nun sensor químico. Este proceso complétase principalmente polo rendemento de adsorción superficial do grafeno. Segundo a investigación dalgúns estudosos, a sensibilidade dos detectores químicos de grafeno pódese comparar co límite de detección dunha soa molécula. A estrutura bidimensional única do grafeno faino moi sensible ao ambiente circundante. O grafeno é un material ideal para biosensores electroquímicos. Os sensores feitos de grafeno teñen unha boa sensibilidade para detectar a dopamina e a glicosa en medicina. O grafeno de transistores pódese usar para fabricar transistores. Debido á alta estabilidade da estrutura do grafeno, este tipo de transistores aínda pode funcionar de forma estable na escala dun só átomo.
4. Pola contra, os actuais transistores baseados en silicio perderán a súa estabilidade nunha escala duns 10 nanómetros; a velocidade de reacción ultrarrápida dos electróns do grafeno ao campo externo fai que os transistores feitos con el poidan alcanzar unha frecuencia de funcionamento moi alta. Por exemplo, IBM anunciou en febreiro de 2010 que aumentaría a frecuencia de funcionamento dos transistores de grafeno ata os 100 GHz, o que supera a dos transistores de silicio do mesmo tamaño. Pantalla flexible A pantalla flexible atraeu moita atención no Consumer Electronics Show e converteuse na tendencia do desenvolvemento de pantallas flexibles para pantallas de dispositivos móbiles no futuro.
5. O mercado futuro da pantalla flexible é amplo e a perspectiva do grafeno como material básico tamén é prometedora. Investigadores surcoreanos produciron por primeira vez unha pantalla flexible e transparente composta por múltiples capas de grafeno e un substrato de folla de poliéster de fibra de vidro. Investigadores da Samsung de Corea do Sur e da Universidade Sungkyunkwan fabricaron unha peza de grafeno puro do tamaño dun televisor sobre unha placa flexible de poliéster de fibra de vidro transparente de 63 cm de ancho. Dixeron que este é, con diferenza, o bloque de grafeno "a granel" máis grande. Posteriormente, utilizaron o bloque de grafeno para crear unha pantalla táctil flexible.
6. Os investigadores dixeron que, en teoría, as persoas poden enrolar os seus teléfonos intelixentes e fixalos detrás das orellas como un lapis. Baterías de nova enerxía As baterías de nova enerxía tamén son unha área importante do uso comercial máis antigo do grafeno. O Instituto Tecnolóxico de Massachusetts dos Estados Unidos desenvolveu con éxito paneis fotovoltaicos flexibles con nano-revestimentos de grafeno na superficie, que poden reducir moito o custo de fabricación de células solares transparentes e deformables. Tales baterías pódense usar en lentes de visión nocturna, cámaras e outras pequenas cámaras dixitais. Aplicación no dispositivo. Ademais, a investigación e desenvolvemento exitosos de super baterías de grafeno tamén resolveu os problemas de capacidade insuficiente e tempo de carga prolongado das baterías de vehículos de nova enerxía, acelerando moito o desenvolvemento da industria de baterías de nova enerxía.
7. Esta serie de resultados da investigación abriu o camiño para a aplicación do grafeno na industria das baterías de nova enerxía. Os filtros de grafeno de desalinización utilízanse máis que outras tecnoloxías de desalinización. Despois de que a película de óxido de grafeno no ambiente acuático estea en estreito contacto coa auga, pódese formar unha canle cun ancho duns 0,9 nanómetros e poden pasar rapidamente ións ou moléculas máis pequenas que este tamaño. O tamaño das canles capilares na película de grafeno comprímese aínda máis por medios mecánicos, e o tamaño dos poros está controlado, o que pode filtrar eficientemente o sal na auga do mar. O material de almacenamento de hidróxeno grafeno ten as vantaxes de peso lixeiro, alta estabilidade química e gran superficie específica, polo que é o mellor candidato para materiais de almacenamento de hidróxeno. Debido ás características de alta condutividade, alta resistencia, ultralixeiro e delgado no sector aeroespacial, as vantaxes de aplicación do grafeno na industria aeroespacial e militar tamén son moi destacadas.
8. En 2014, a NASA nos Estados Unidos desenvolveu un sensor de grafeno utilizado no campo aeroespacial, que pode detectar oligoelementos na atmosfera de gran altitude da Terra e defectos estruturais nas naves espaciais. O grafeno tamén terá un papel máis importante en aplicacións potenciais, como os materiais de avións ultralixeiros. O elemento fotosensible é un novo tipo de elemento fotosensible que utiliza o grafeno como material do elemento fotosensible. A través dunha estrutura especial, espérase que aumente a capacidade fotosensible en miles de veces en comparación co CMOS ou CCD existente, e o consumo de enerxía é só do 10% do orixinal. Pódese usar no campo dos monitores e da imaxe satelital, e pódese usar en cámaras, teléfonos intelixentes, etc. Materiais compostos Os materiais compostos a base de grafeno son unha importante dirección de investigación no campo das aplicacións do grafeno. Demostraron un excelente rendemento nos campos do almacenamento de enerxía, dispositivos de cristal líquido, dispositivos electrónicos, materiais biolóxicos, materiais de detección e portadores de catalizadores, e teñen unha ampla gama de perspectivas de aplicación.
9. Na actualidade, a investigación dos compostos de grafeno céntrase principalmente en compostos de polímeros de grafeno e nanocompostos inorgánicos a base de grafeno. Coa profundización da investigación sobre o grafeno, a aplicación de reforzos de grafeno en compostos a base de metal a granel A xente está prestando cada vez máis atención. Os compostos poliméricos multifuncionais e os materiais cerámicos porosos de alta resistencia feitos de grafeno melloran moitas propiedades especiais dos materiais compostos. O biografeno úsase para acelerar a diferenciación osteoxénica das células nai mesenquimales da medula ósea humana e tamén se usa para fabricar biosensores de grafeno epitaxial sobre carburo de silicio. Ao mesmo tempo, o grafeno pódese usar como un electrodo de interface nerviosa sen cambiar nin destruír propiedades como a forza do sinal ou a formación de tecido cicatricial. Debido á súa flexibilidade, biocompatibilidade e condutividade, os electrodos de grafeno son moito máis estables in vivo que os de volframio ou de silicio. O óxido de grafeno é moi eficaz para inhibir o crecemento de E. coli sen danar as células humanas.
Hora de publicación: 06-nov-2021