1. S postupnim probojem masovne proizvodnje i problemima velikih dimenzija, tempo industrijske primjene grafena se ubrzava. Na temelju postojećih rezultata istraživanja, prve komercijalne primjene mogle bi biti mobilni uređaji, zrakoplovstvo i nova energija. Polje baterije. Osnovna istraživanja Grafen ima poseban značaj za temeljna istraživanja u fizici. Omogućuje neke kvantne učinke koji se mogu pokazati samo teoretski prije nego što se mogu potvrditi eksperimentima.
2. U dvodimenzionalnom grafenu, čini se da masa elektrona ne postoji. Ovo svojstvo čini grafen rijetkom kondenziranom tvari koja se može koristiti za proučavanje relativističke kvantne mehanike – jer se bezmasene čestice moraju kretati brzinom svjetlosti. Stoga se mora opisati relativističkom kvantnom mehanikom, koja teorijskim fizičarima daje novi smjer istraživanja: neki Eksperimenti koji su se izvorno trebali provoditi u ogromnim akceleratorima čestica mogu se provesti s grafenom u malim laboratorijima. Poluvodiči s nultim energetskim procjepom uglavnom su jednoslojni grafen, a ova elektronička struktura ozbiljno će utjecati na ulogu molekula plina na njegovoj površini. U usporedbi s masivnim grafitom, funkcija jednoslojnog grafena za povećanje aktivnosti površinske reakcije prikazana je rezultatima reakcija hidrogenacije i oksidacije grafena, što ukazuje da elektronska struktura grafena može modulirati površinsku aktivnost.
3. Osim toga, elektronska struktura grafena može se odgovarajuće promijeniti indukcijom adsorpcije molekula plina, što ne samo da mijenja koncentraciju nosača, već se također može dopirati različitim grafenima. Grafen senzora može se pretvoriti u kemijski senzor. Ovaj se proces uglavnom dovršava učinkom površinske adsorpcije grafena. Prema istraživanju nekih znanstvenika, osjetljivost grafenskih kemijskih detektora može se usporediti s granicom detekcije pojedinačne molekule. Jedinstvena dvodimenzionalna struktura grafena čini ga vrlo osjetljivim na okolinu. Grafen je idealan materijal za elektrokemijske biosenzore. Senzori napravljeni od grafena imaju dobru osjetljivost za detekciju dopamina i glukoze u medicini. Grafen tranzistora može se koristiti za izradu tranzistora. Zbog visoke stabilnosti strukture grafena, ovaj tip tranzistora još uvijek može raditi stabilno na razini jednog atoma.
4. Nasuprot tome, trenutni tranzistori temeljeni na siliciju izgubit će svoju stabilnost na skali od oko 10 nanometara; ultra-brza brzina reakcije elektrona u grafenu na vanjsko polje čini da tranzistori napravljeni od njega mogu doseći vrlo visoku radnu frekvenciju. Na primjer, IBM je u veljači 2010. objavio da će povećati radnu frekvenciju grafenskih tranzistora na 100 GHz, što premašuje radnu frekvenciju silicijevih tranzistora iste veličine. Fleksibilni zaslon Savitljivi zaslon privukao je veliku pozornost na Consumer Electronics Showu i postao je trend razvoja fleksibilnih zaslona za zaslone mobilnih uređaja u budućnosti.
5. Buduće tržište fleksibilnog zaslona je široko, a perspektiva grafena kao osnovnog materijala je također obećavajuća. Južnokorejski istraživači su po prvi put proizveli fleksibilni prozirni zaslon sastavljen od više slojeva grafena i podloge od poliesterske ploče od staklenih vlakana. Istraživači iz južnokorejskog Samsunga i Sveučilišta Sungkyunkwan proizveli su komad čistog grafena veličine TV-a na 63 cm širokoj fleksibilnoj prozirnoj poliesterskoj ploči od staklenih vlakana. Rekli su da je ovo daleko najveći "bulk" blok grafena. Naknadno su koristili blok grafena za izradu fleksibilnog zaslona osjetljivog na dodir.
6. Istraživači su rekli da u teoriji ljudi mogu smotati svoje pametne telefone i pričvrstiti ih iza uha poput olovke. Baterije nove energije Baterije nove energije također su važno područje najranije komercijalne upotrebe grafena. Massachusetts Institute of Technology u Sjedinjenim Američkim Državama uspješno je razvio fleksibilne fotonaponske panele s grafenskim nano-prevlakama na površini, koji mogu uvelike smanjiti troškove proizvodnje prozirnih i deformabilnih solarnih ćelija. Takve baterije mogu se koristiti u naočalama za noćno gledanje, kamerama i drugim malim digitalnim kamerama. Aplikacija u uređaju. Osim toga, uspješno istraživanje i razvoj grafenskih super baterija također je riješilo probleme nedovoljnog kapaciteta i dugog vremena punjenja baterija novih energetskih vozila, uvelike ubrzavajući razvoj industrije novih energetskih baterija.
7. Ovaj niz rezultata istraživanja otvorio je put za primjenu grafena u industriji novih energetskih baterija. Grafenski filtri za desalinizaciju koriste se više od drugih tehnologija desalinizacije. Nakon što je film grafen oksida u vodenom okruženju u bliskom kontaktu s vodom, može se formirati kanal širine oko 0,9 nanometara, kroz koji ioni ili molekule manje od ove veličine mogu brzo proći. Veličina kapilarnih kanala u grafenskom filmu dodatno se komprimira mehaničkim sredstvima, a veličina pora se kontrolira, što može učinkovito filtrirati sol u morskoj vodi. Materijal za pohranu vodika grafen ima prednosti male težine, visoke kemijske stabilnosti i velike specifične površine, što ga čini najboljim kandidatom za materijale za pohranu vodika. Zbog karakteristika visoke vodljivosti, velike čvrstoće, ultra-laganosti i tankosti u zrakoplovstvu, prednosti primjene grafena u zrakoplovstvu i vojnoj industriji također su izuzetno istaknute.
8. U 2014. NASA u Sjedinjenim Državama razvila je grafenski senzor koji se koristi u području zrakoplovstva, a koji može detektirati elemente u tragovima u zemljinoj atmosferi na velikim visinama i strukturne nedostatke na svemirskim letjelicama. Grafen će također igrati važniju ulogu u potencijalnim primjenama kao što su materijali za ultralake zrakoplove. Fotoosjetljivi element je nova vrsta fotoosjetljivog elementa koji koristi grafen kao materijal fotoosjetljivog elementa. Kroz posebnu strukturu očekuje se povećanje fotoosjetljivosti tisućama puta u usporedbi s postojećim CMOS-om ili CCD-om, a potrošnja energije je samo 10% od izvorne. Može se koristiti u području monitora i satelitskih slika, a može se koristiti u kamerama, pametnim telefonima itd. Kompozitni materijali Kompozitni materijali na bazi grafena važan su smjer istraživanja u području primjene grafena. Pokazali su izvrsne performanse u području pohranjivanja energije, uređaja s tekućim kristalima, elektroničkih uređaja, bioloških materijala, senzorskih materijala i nosača katalizatora, te imaju širok raspon mogućnosti primjene.
9. Trenutačno je istraživanje grafenskih kompozita uglavnom usredotočeno na grafenske polimerne kompozite i anorganske nanokompozite na bazi grafena. S produbljivanjem istraživanja grafena, primjeni grafenskih ojačanja u kompozitima na bazi metala ljudi posvećuju sve više pažnje. Multifunkcionalni polimerni kompoziti i porozni keramički materijali visoke čvrstoće izrađeni od grafena poboljšavaju mnoga posebna svojstva kompozitnih materijala. Biographene se koristi za ubrzavanje osteogene diferencijacije mezenhimskih matičnih stanica ljudske koštane srži, a koristi se i za izradu biosenzora epitaksijalnog grafena na silicij karbidu. U isto vrijeme, grafen se može koristiti kao elektroda sučelja živaca bez mijenjanja ili uništavanja svojstava kao što su jačina signala ili stvaranje ožiljnog tkiva. Zbog svoje fleksibilnosti, biokompatibilnosti i vodljivosti, grafenske elektrode mnogo su stabilnije in vivo od elektroda od volframa ili silicija. Grafen oksid je vrlo učinkovit u inhibiciji rasta E. coli bez oštećenja ljudskih stanica.
Vrijeme objave: 6. studenog 2021