ग्राफीन का अनुप्रयोग

1। बड़े पैमाने पर उत्पादन और बड़े आकार की समस्याओं की क्रमिक सफलता के साथ, ग्राफीन के औद्योगिक अनुप्रयोग की गति में तेजी आ रही है। मौजूदा शोध परिणामों के आधार पर, पहले वाणिज्यिक अनुप्रयोग मोबाइल डिवाइस, एयरोस्पेस और नई ऊर्जा हो सकते हैं। बैटरी फील्ड। बुनियादी अनुसंधान ग्राफीन का भौतिकी में बुनियादी अनुसंधान के लिए एक विशेष महत्व है। यह कुछ क्वांटम प्रभावों को सक्षम करता है जो केवल सैद्धांतिक रूप से प्रदर्शित किए जा सकते हैं इससे पहले कि प्रयोगों के माध्यम से सत्यापित किया जा सके।

2। दो-आयामी ग्राफीन में, इलेक्ट्रॉनों का द्रव्यमान कोई भी नहीं लगता है। यह संपत्ति ग्राफीन को एक दुर्लभ संघनित मामला बनाती है जिसका उपयोग सापेक्षतावादी क्वांटम यांत्रिकी का अध्ययन करने के लिए किया जा सकता है - क्योंकि बड़े पैमाने पर कणों को प्रकाश की गति से आगे बढ़ना चाहिए, इसलिए, इसे रिलेटिविस्टिक क्वांटम मैकेनिक्स द्वारा वर्णित किया जाना चाहिए, जो कि एक नए शोध दिशा के साथ सैद्धांतिक भौतिकविदों को प्रदान करता है: मूल रूप से विशाल कणों के साथ बाहर ले जाने की आवश्यकता होती है। शून्य ऊर्जा गैप अर्धचालक मुख्य रूप से एकल-परत ग्राफीन हैं, और यह इलेक्ट्रॉनिक संरचना इसकी सतह पर गैस अणुओं की भूमिका को गंभीरता से प्रभावित करेगी। थोक ग्रेफाइट की तुलना में, सतह प्रतिक्रिया गतिविधि को बढ़ाने के लिए एकल-परत ग्राफीन के कार्य को ग्राफीन हाइड्रोजनीकरण और ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं के परिणामों द्वारा दिखाया गया है, यह दर्शाता है कि ग्राफीन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना सतह गतिविधि को संशोधित कर सकती है।

3। इसके अलावा, ग्राफीन की इलेक्ट्रॉनिक संरचना को गैस अणु सोखना के प्रेरण द्वारा समान रूप से बदला जा सकता है, जो न केवल वाहक की एकाग्रता को बदल देता है, बल्कि विभिन्न ग्रेफेन के साथ डोप भी किया जा सकता है। सेंसर ग्राफीन को एक रासायनिक सेंसर में बनाया जा सकता है। यह प्रक्रिया मुख्य रूप से ग्राफीन के सतह सोखना प्रदर्शन द्वारा पूरी की गई है। कुछ विद्वानों के शोध के अनुसार, ग्राफीन रासायनिक डिटेक्टरों की संवेदनशीलता की तुलना एकल अणु पहचान की सीमा के साथ की जा सकती है। ग्राफीन की अद्वितीय दो-आयामी संरचना इसे आसपास के वातावरण के लिए बहुत संवेदनशील बनाती है। ग्राफीन इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेंसर के लिए एक आदर्श सामग्री है। ग्राफीन से बने सेंसर में दवा में डोपामाइन और ग्लूकोज का पता लगाने के लिए अच्छी संवेदनशीलता है। ट्रांजिस्टर ग्राफीन का उपयोग ट्रांजिस्टर बनाने के लिए किया जा सकता है। ग्राफीन संरचना की उच्च स्थिरता के कारण, इस प्रकार का ट्रांजिस्टर अभी भी एक परमाणु के पैमाने पर काम कर सकता है।

4। इसके विपरीत, वर्तमान सिलिकॉन-आधारित ट्रांजिस्टर लगभग 10 नैनोमीटर के पैमाने पर अपनी स्थिरता खो देंगे; बाहरी क्षेत्र में ग्राफीन में इलेक्ट्रॉनों की अल्ट्रा-फास्ट रिएक्शन की गति ट्रांजिस्टर को बनाती है, इससे बने ट्रांजिस्टर बहुत उच्च ऑपरेटिंग आवृत्ति तक पहुंच सकते हैं। उदाहरण के लिए, आईबीएम ने फरवरी 2010 में घोषणा की कि यह ग्राफीन ट्रांजिस्टर की परिचालन आवृत्ति को 100 गीगाहर्ट्ज तक बढ़ाएगा, जो उसी आकार के सिलिकॉन ट्रांजिस्टर से अधिक है। लचीला प्रदर्शन बेंडेबल स्क्रीन ने उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स शो में बहुत ध्यान आकर्षित किया, और यह भविष्य में मोबाइल डिवाइस डिस्प्ले के लिए लचीले डिस्प्ले स्क्रीन के विकास की प्रवृत्ति बन गई है।

5। लचीले प्रदर्शन का भविष्य का बाजार व्यापक है, और एक बुनियादी सामग्री के रूप में ग्राफीन की संभावना भी आशाजनक है। दक्षिण कोरियाई शोधकर्ताओं ने पहली बार ग्राफीन की कई परतों और एक ग्लास फाइबर पॉलिएस्टर शीट सब्सट्रेट से बना एक लचीला पारदर्शी प्रदर्शन किया है। दक्षिण कोरिया के सैमसंग और सुंगकंकवान विश्वविद्यालय के शोधकर्ताओं ने 63 सेमी चौड़े लचीले पारदर्शी ग्लास फाइबर पॉलिएस्टर बोर्ड पर एक टीवी के आकार को शुद्ध ग्राफीन का एक टुकड़ा तैयार किया है। उन्होंने कहा कि यह अब तक का सबसे बड़ा "थोक" ग्राफीन ब्लॉक है। इसके बाद, उन्होंने एक लचीली टच स्क्रीन बनाने के लिए ग्राफीन ब्लॉक का उपयोग किया।

6। शोधकर्ताओं ने कहा कि सिद्धांत रूप में, लोग अपने स्मार्टफोन को रोल कर सकते हैं और उन्हें पेंसिल की तरह अपने कानों के पीछे पिन कर सकते हैं। नई ऊर्जा बैटरी नई ऊर्जा बैटरी भी ग्राफीन के शुरुआती व्यावसायिक उपयोग का एक महत्वपूर्ण क्षेत्र है। संयुक्त राज्य अमेरिका में मैसाचुसेट्स इंस्टीट्यूट ऑफ टेक्नोलॉजी ने सतह पर ग्राफीन नैनो-कोटिंग्स के साथ लचीले फोटोवोल्टिक पैनल को सफलतापूर्वक विकसित किया है, जो पारदर्शी और विकृत सौर कोशिकाओं के निर्माण की लागत को बहुत कम कर सकता है। ऐसी बैटरी का उपयोग नाइट विजन गॉगल्स, कैमरे और अन्य छोटे डिजिटल कैमरों में किया जा सकता है। डिवाइस में एप्लिकेशन। इसके अलावा, ग्राफीन सुपर बैटरी के सफल अनुसंधान और विकास ने भी नई ऊर्जा वाहन बैटरी के अपर्याप्त क्षमता और लंबे समय से चार्जिंग समय की समस्याओं को हल किया है, जिससे नई ऊर्जा बैटरी उद्योग के विकास में तेजी आई है।

7। अनुसंधान परिणामों की इस श्रृंखला ने नई ऊर्जा बैटरी उद्योग में ग्राफीन के अनुप्रयोग के लिए मार्ग प्रशस्त किया। डिसेलिनेशन ग्राफीन फ़िल्टर अन्य विलवणीकरण प्रौद्योगिकियों की तुलना में अधिक उपयोग किए जाते हैं। पानी के वातावरण में ग्राफीन ऑक्साइड फिल्म पानी के साथ निकट संपर्क में है, लगभग 0.9 नैनोमीटर की चौड़ाई वाला एक चैनल बन सकता है, और इस आकार की तुलना में छोटे आयनों या अणु जल्दी से गुजर सकते हैं। ग्राफीन फिल्म में केशिका चैनलों का आकार यांत्रिक साधनों द्वारा और अधिक संकुचित होता है, और छिद्र का आकार नियंत्रित होता है, जो कुशलता से समुद्र के पानी में नमक को फ़िल्टर कर सकता है। हाइड्रोजन भंडारण सामग्री ग्राफीन में हल्के वजन, उच्च रासायनिक स्थिरता और उच्च विशिष्ट सतह क्षेत्र के फायदे हैं, जिससे यह हाइड्रोजन भंडारण सामग्री के लिए सबसे अच्छा उम्मीदवार है। उच्च चालकता, उच्च शक्ति, अल्ट्रा-लाइट और एयरोस्पेस में पतली की विशेषताओं के कारण, एयरोस्पेस और सैन्य उद्योग में ग्राफीन के अनुप्रयोग लाभ भी बेहद प्रमुख हैं।

8। 2014 में, संयुक्त राज्य अमेरिका में नासा ने एयरोस्पेस क्षेत्र में उपयोग किए जाने वाले एक ग्राफीन सेंसर को विकसित किया, जो पृथ्वी के उच्च ऊंचाई वाले वातावरण में ट्रेस तत्वों और अंतरिक्ष यान पर संरचनात्मक दोषों का पता लगा सकता है। अल्ट्रालाइट विमान सामग्री जैसे संभावित अनुप्रयोगों में ग्राफीन भी अधिक महत्वपूर्ण भूमिका निभाएगा। फोटोसेंसिटिव तत्व एक नया प्रकार का फोटोसेंसिटिव तत्व है जो ग्राफीन का उपयोग करके फोटोसेन्टिव तत्व की सामग्री के रूप में है। एक विशेष संरचना के माध्यम से, मौजूदा सीएमओ या सीसीडी की तुलना में फोटोसेंसिटिव क्षमता को हजारों बार बढ़ाने की उम्मीद है, और ऊर्जा की खपत मूल का केवल 10% है। इसका उपयोग मॉनिटर और सैटेलाइट इमेजिंग के क्षेत्र में किया जा सकता है, और इसका उपयोग कैमरों, स्मार्ट फोन, आदि में किया जा सकता है। कम्पोजिट मटेरियल ग्राफीन-आधारित मिश्रित सामग्री ग्राफीन अनुप्रयोगों के क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण अनुसंधान दिशा है। उन्होंने ऊर्जा भंडारण, तरल क्रिस्टल उपकरणों, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों, जैविक सामग्री, संवेदन सामग्री और उत्प्रेरक वाहक के क्षेत्रों में उत्कृष्ट प्रदर्शन का प्रदर्शन किया है, और अनुप्रयोग संभावनाओं की एक विस्तृत श्रृंखला है।

9। वर्तमान में, ग्राफीन कंपोजिट का शोध मुख्य रूप से ग्राफीन पॉलिमर कंपोजिट और ग्राफीन-आधारित अकार्बनिक नैनोकम्पोजिट्स पर केंद्रित है। ग्राफीन अनुसंधान के गहरे होने के साथ, थोक धातु-आधारित कंपोजिट में ग्राफीन सुदृढीकरण के अनुप्रयोग के लोग अधिक से अधिक ध्यान दे रहे हैं। मल्टीफंक्शनल पॉलीमर कंपोजिट और ग्राफीन से बने उच्च-शक्ति वाले झरझरा सिरेमिक सामग्री समग्र सामग्रियों के कई विशेष गुणों को बढ़ाती हैं। जीवनी का उपयोग मानव अस्थि मज्जा मेसेनकाइमल स्टेम कोशिकाओं के ओस्टोजेनिक भेदभाव को तेज करने के लिए किया जाता है, और इसका उपयोग सिलिकॉन कार्बाइड पर एपिटैक्सियल ग्राफीन के बायोसेंसर बनाने के लिए भी किया जाता है। इसी समय, ग्राफीन को सिग्नल स्ट्रेंथ या स्कार टिशू के गठन जैसे गुणों को बदलने या नष्ट किए बिना तंत्रिका इंटरफ़ेस इलेक्ट्रोड के रूप में उपयोग किया जा सकता है। इसके लचीलेपन, जैव -रासायनिकता और चालकता के कारण, ग्राफीन इलेक्ट्रोड टंगस्टन या सिलिकॉन इलेक्ट्रोड की तुलना में विवो में बहुत अधिक स्थिर हैं। ग्राफीन ऑक्साइड मानव कोशिकाओं को नुकसान पहुंचाए बिना ई। कोलाई के विकास को बाधित करने में बहुत प्रभावी है।