Aplicación de grafeno

1. Co avance gradual da produción en masa e os problemas de gran tamaño, o ritmo da aplicación industrial do grafeno está a acelerar. Con base nos resultados da investigación existentes, as primeiras aplicacións comerciais poden ser dispositivos móbiles, aeroespacial e nova enerxía. Campo da batería. A 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 poden verificarse a través de experimentos.

2. No grafeno bidimensional, a masa de electróns parece ser inexistente. Esta propiedade fai que o grafeno sexa 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 por mecánica cuántica relativista, que proporciona aos físicos teóricos unha nova dirección de investigación: algúns experimentos que orixinalmente necesitaban para ser realizados en aceleradores de partículas xigantes que se poden levar a cabo con pequenas laboratorias. Os semiconductores de 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 de reacción superficial móstrase polos resultados da hidroxenación e as 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 cambiar correspondentemente pola indución da adsorción de moléculas de gas, que non só cambia a concentración de transportistas, senón que tamén se pode dopar con diferentes grafenos. O grafeno do sensor pódese converter nun sensor químico. Este proceso complétase principalmente polo rendemento de adsorción de superficie do grafeno. Segundo a investigación dalgúns estudosos, pódese comparar a sensibilidade dos detectores químicos de grafeno co límite de detección dunha soa molécula. A única estrutura bidimensional do grafeno fai que sexa moi sensible ao ambiente circundante. O grafeno é un material ideal para biosensores electroquímicos. Os sensores feitos de grafeno teñen boa sensibilidade para detectar dopamina e glicosa na medicina. O grafeno do transistor pódese usar para facer transistores. Debido á alta estabilidade da estrutura do grafeno, este tipo de transistor aínda pode funcionar de forma estable na escala dun único átomo.

4. En contraste, os actuais transistores a base de silicio perderán a súa estabilidade na escala de aproximadamente 10 nanómetros; A velocidade de reacción ultra-rápida dos electróns no grafeno ao campo externo fai que os transistores feitos dela 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 a 100 GHz, que supera a dos transistores de silicio do mesmo tamaño. Display flexible A pantalla dobrada chamou moita atención no espectáculo de electrónica de consumo, e converteuse na tendencia do desenvolvemento de pantallas de visualización flexibles para as pantallas de dispositivos móbiles no futuro.

5. O futuro mercado de pantalla flexible é amplo, e a perspectiva do grafeno como material básico tamén é prometedor. Os investigadores surcoreanos produciron por primeira vez unha pantalla transparente flexible composta por múltiples capas de grafeno e un substrato de folla de poliéster de fibra de vidro. Investigadores da Samsung e da Universidade de Sungkyunkwan de Corea do Sur fabricaron unha peza de grafeno puro do tamaño dun televisor nunha placa de poliéster de fibra de vidro transparente de 63 cm de ancho. Dixeron que este é de lonxe o maior bloque de grafeno a granel. Posteriormente, usaron o bloque de grafeno para crear unha pantalla táctil flexible.

6. Os investigadores dixeron que, en teoría, a xente pode enrolar os seus teléfonos intelixentes e pintalos detrás das orellas como un lapis. As novas baterías enerxéticas Novas baterías de enerxía tamén son unha área importante do primeiro uso comercial do grafeno. O Instituto de Tecnoloxía de Massachusetts dos Estados Unidos desenvolveu con éxito paneis fotovoltaicos flexibles con nano de grafeno na superficie, o que pode reducir enormemente o custo da 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 exitosa investigación e desenvolvemento de baterías super grafeno tamén resolveu os problemas de capacidade insuficiente e tempo de carga longa de novas baterías de vehículos enerxéticos, acelerando enormemente o desenvolvemento da nova industria de baterías enerxéticas.

7. Esta serie de resultados da investigación abriron o camiño para a aplicación do grafeno na nova industria de baterías enerxéticas. Os filtros de grafeno de desalinización úsanse máis que outras tecnoloxías de desalinización. Despois de que a película de óxido de grafeno no ambiente da auga estea en contacto estreito coa auga, pódese formar unha canle cun ancho de aproximadamente 0,9 nanómetros, e os ións ou moléculas máis pequenas que este tamaño poden pasar rapidamente. O tamaño das canles capilares na película de grafeno comprímese aínda máis por medios mecánicos e o tamaño dos poros está controlado, que pode filtrar de xeito eficiente o sal na auga do mar. O grafeno de material de almacenamento de hidróxeno ten as vantaxes do peso lixeiro, a alta estabilidade química e a alta superficie específica, o que o converte no mellor candidato para materiais de almacenamento de hidróxeno. Debido ás características de alta condutividade, alta resistencia, ultra-luminosa e delgada no aeroespacial, as vantaxes da aplicación do grafeno na industria aeroespacial e militar tamén son extremadamente destacadas.

8. En 2014, a NASA nos Estados Unidos desenvolveu un sensor de grafeno usado no campo aeroespacial, que pode detectar elementos de rastrexo na atmosfera de alta altura da terra e defectos estruturais na nave espacial. O grafeno tamén xogará un papel máis importante en aplicacións potenciais como os materiais de avións ultralixera. O elemento fotosensible é un novo tipo de elemento fotosensible usando o grafeno como material do elemento fotosensible. A través dunha estrutura especial, espérase que aumente a capacidade fotosensible en miles de veces en comparación cos CMOS ou CCD existentes, e o consumo de enerxía é só do 10% do orixinal. Pódese usar no campo de monitores e imaxes de satélite e pódese usar en cámaras, teléfonos intelixentes, etc. Materiais compostos Materiais compostos baseados en grafeno son unha dirección importante de investigación no campo das aplicacións de grafeno. Demostraron un excelente rendemento nos campos de 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 de compostos de grafeno céntrase principalmente nos compostos de polímeros de grafeno e nanocompositos inorgánicos baseados no grafeno. Co afondamento da investigación do grafeno, a aplicación de reforzos de grafeno en compostos baseados en metais a granel as persoas están a prestar cada vez máis atención. Composites de polímeros multifuncionais e materiais cerámicos porosos de alta resistencia feitos de grafeno potencian moitas propiedades especiais de materiais compostos. O biógrafo úsase para acelerar a diferenciación osteogénica das células nai mesenquimáticas da medula ósea humana, e tamén se usa para facer biosensores de grafeno epitaxial en carburo de silicio. Ao mesmo tempo, o grafeno pódese usar como electrodo de interface nerviosa sen cambiar nin destruír propiedades como a forza do sinal ou a formación de tecidos cicatrices. Debido á súa flexibilidade, biocompatibilidade e condutividade, os electrodos de grafeno son moito máis estables in vivo que os electrodos de tungsteno ou silicio. O óxido de grafeno é moi eficaz para inhibir o crecemento de E. coli sen prexudicar as células humanas.