Applicazione del grafene

1. Con la graduale svolta della produzione di massa e problemi di grandi dimensioni, il ritmo dell'applicazione industriale del grafene sta accelerando. Sulla base dei risultati della ricerca esistenti, le prime applicazioni commerciali possono essere dispositivi mobili, aerospaziale e nuova energia. Campo della batteria. Il grafene di ricerca di base ha un significato speciale per la ricerca di base in fisica. Consente alcuni effetti quantistici che possono essere dimostrati solo teoricamente prima possono essere verificati attraverso esperimenti.

2. In grafene bidimensionale, la massa di elettroni sembra essere inesistente. Questa proprietà rende il grafene una rara questione condensata che può essere utilizzata per studiare la meccanica quantistica relativistica - perché le particelle senza massa devono muoversi alla velocità della luce Pertanto, deve essere descritta da meccanici quantistici relativistici, che fornisce fisici teorici in una nuova direzione di ricerca: alcuni esperimenti che originariamente dovevano essere trasportati in particelle giganti possono essere trasportati con grafici. I semiconduttori a gap di energia zero sono principalmente grafene a strato singolo e questa struttura elettronica influenzerà seriamente il ruolo delle molecole di gas sulla sua superficie. Rispetto alla grafite sfusa, la funzione del grafene a strato singolo per migliorare l'attività di reazione superficiale è mostrata dai risultati dell'idrogenazione del grafene e delle reazioni di ossidazione, indicando che la struttura elettronica del grafene può modulare l'attività superficiale.

3. Inoltre, la struttura elettronica del grafene può essere corrispondentemente modificata dall'induzione dell'adsorbimento della molecola di gas, che non solo cambia la concentrazione di portatori, ma può anche essere drogato con grafeni diversi. Il grafene del sensore può essere trasformato in un sensore chimico. Questo processo è principalmente completato dalle prestazioni di adsorbimento superficiale del grafene. Secondo la ricerca di alcuni studiosi, la sensibilità dei rilevatori chimici di grafene può essere confrontata con il limite del rilevamento di singole molecole. L'esclusiva struttura bidimensionale del grafene lo rende molto sensibile all'ambiente circostante. Il grafene è un materiale ideale per i biosensori elettrochimici. I sensori realizzati in grafene hanno una buona sensibilità per rilevare dopamina e glucosio in medicina. Il grafene transistor può essere utilizzato per effettuare transistor. A causa dell'elevata stabilità della struttura del grafene, questo tipo di transistor può ancora funzionare stabilmente sulla scala di un singolo atomo.

4. Al contrario, gli attuali transistor a base di silicio perderanno la loro stabilità sulla scala di circa 10 nanometri; La velocità di reazione ultra-veloce degli elettroni nel grafene sul campo esterno fa sì che i transistor effettuati possono raggiungere una frequenza operativa molto elevata. Ad esempio, IBM ha annunciato nel febbraio 2010 che aumenterebbe la frequenza operativa dei transistor di grafene a 100 GHz, che supera quello dei transistor di silicio delle stesse dimensioni. Display flessibile Lo schermo piegabile ha attirato molta attenzione allo spettacolo di elettronica di consumo ed è diventato la tendenza dello sviluppo di schermi di visualizzazione flessibili per i display di dispositivi mobili in futuro.

5. Il mercato futuro della visualizzazione flessibile è ampio e anche la prospettiva di grafene come materiale di base è promettente. I ricercatori sudcoreani hanno prodotto per la prima volta un display trasparente flessibile composto da più strati di grafene e un substrato in foglio di poliestere in fibra di vetro. I ricercatori dell'Università Samsung e Sungkyunkwan della Corea del Sud hanno fabbricato un pezzo di grafene puro delle dimensioni di una TV su una scheda in fibra di vetro trasparente flessibile di 63 cm. Hanno detto che questo è di gran lunga il più grande blocco di grafene "sfuso". Successivamente, hanno utilizzato il blocco di grafene per creare un touchscreen flessibile.

6. I ricercatori hanno affermato che in teoria, le persone possono arrotolare i loro smartphone e appuntarli dietro le orecchie come una matita. Nuove batterie energetiche Nuove batterie energetiche sono anche un'area importante del primo uso commerciale del grafene. Il Massachusetts Institute of Technology negli Stati Uniti ha sviluppato con successo pannelli fotovoltaici flessibili con nano-coati di grafene sulla superficie, che può ridurre notevolmente il costo della produzione di celle solari trasparenti e deformabili. Tali batterie possono essere utilizzate negli occhiali per la visione notturna, nelle telecamere e in altre piccole fotocamere digitali. Applicazione nel dispositivo. Inoltre, la ricerca e lo sviluppo di successo delle batterie super grafene hanno anche risolto i problemi di capacità insufficiente e il lungo tempo di ricarica delle nuove batterie per veicoli energetici, accelerando notevolmente lo sviluppo del nuovo settore delle batterie energetiche.

7. Questa serie di risultati di ricerca ha spianato la strada all'applicazione del grafene nel nuovo settore delle batterie energetiche. I filtri di grafene di desalinizzazione sono usati più rispetto ad altre tecnologie di desalinizzazione. Dopo che il film di ossido di grafene nell'ambiente dell'acqua è in stretto contatto con l'acqua, si può formare un canale con una larghezza di circa 0,9 nanometri e ioni o molecole più piccole di queste dimensioni possono passare rapidamente. La dimensione dei canali capillari nel film di grafene è ulteriormente compressa con mezzi meccanici e la dimensione dei pori è controllata, che può filtrare in modo efficiente il sale nell'acqua di mare. Il grafene di materiale di accumulo di idrogeno presenta i vantaggi di peso leggero, elevata stabilità chimica e superficie specifica elevata, rendendolo il miglior candidato per i materiali di accumulo di idrogeno. A causa delle caratteristiche dell'elevata conducibilità, dell'alta resistenza, ultra-luce e sottili nell'aerospaziale, anche i vantaggi dell'applicazione del grafene nell'industria aerospaziale e militare sono estremamente importanti.

8. Nel 2014, la NASA negli Stati Uniti ha sviluppato un sensore di grafene utilizzato nel campo aerospaziale, che può rilevare oligoelementi nell'atmosfera ad alta quota della Terra e difetti strutturali sui veicoli spaziali. Il grafene svolgerà anche un ruolo più importante in potenziali applicazioni come i materiali aeronautici ultraleggeri. L'elemento fotosensibile è un nuovo tipo di elemento fotosensibile usando il grafene come materiale dell'elemento fotosensibile. Attraverso una struttura speciale, si prevede che aumenterà l'abilità fotosensibile di migliaia di volte rispetto agli CMO o al CCD esistenti e il consumo di energia è solo del 10% dell'originale. Può essere utilizzato nel campo dei monitor e dell'imaging satellitare e può essere utilizzato in telecamere, smartphone, ecc. Materiali compositi I materiali compositi a base di grafene sono un'importante direzione di ricerca nel campo delle applicazioni di grafene. Hanno dimostrato eccellenti prestazioni nei campi di accumulo di energia, dispositivi di cristallo liquido, dispositivi elettronici, materiali biologici, materiali di rilevamento e portatori di catalizzatori e hanno una vasta gamma di prospettive di applicazione.

9. Al momento, la ricerca dei compositi di grafene si concentra principalmente sui compositi polimerici di grafene e sui nanocompositi inorganici a base di grafene. Con l'approfondimento della ricerca sul grafene, l'applicazione dei rinforzi di grafene nei compositi a base di metalli in blocco prestano sempre più attenzione. I compositi polimerici multifunzionali e i materiali ceramici porosi ad alta resistenza realizzati in grafene migliorano molte proprietà speciali di materiali compositi. Il biografo viene utilizzato per accelerare la differenziazione osteogenica delle cellule staminali mesenchimali del midollo osseo umano ed è anche usato per produrre biosensori di grafene epitassiale sul carburo di silicio. Allo stesso tempo, il grafene può essere usato come elettrodo di interfaccia nervosa senza cambiare o distruggere proprietà come la resistenza del segnale o la formazione di tessuto cicatriziale. Grazie alla sua flessibilità, la biocompatibilità e la conduttività, gli elettrodi di grafene sono molto più stabili in vivo degli elettrodi di tungsteno o silicio. L'ossido di grafene è molto efficace nell'inibire la crescita di E. coli senza danneggiare le cellule umane.