1. 대량생산의 점진적인 돌파와 대형화 문제로 인해 그래핀의 산업적 응용 속도가 가속화되고 있다. 기존 연구 결과를 토대로 최초의 상용 응용 분야는 모바일 기기, 항공우주, 신에너지 등이 될 수 있습니다. 배터리 분야. 기초 연구 그래핀은 물리학의 기초 연구에 특별한 의미를 갖습니다. 실험을 통해 검증하기 전에 이론적으로만 입증할 수 있었던 일부 양자 효과를 가능하게 합니다.
2. 2차원 그래핀에서는 전자의 질량이 존재하지 않는 것처럼 보인다. 이러한 특성으로 인해 그래핀은 상대론적 양자 역학을 연구하는 데 사용할 수 있는 희귀한 응축 물질이 됩니다. 왜냐하면 질량이 없는 입자는 빛의 속도로 움직여야 하기 때문입니다. 따라서 이는 이론 물리학자들에게 새로운 연구 방향을 제공하는 상대론적 양자 역학으로 설명되어야 합니다. 원래 거대 입자 가속기에서 수행해야 했던 실험을 소규모 실험실에서 그래핀을 사용하여 수행할 수 있습니다. 제로 에너지 갭 반도체는 주로 단일층 그래핀이며, 이 전자 구조는 표면의 가스 분자의 역할에 심각한 영향을 미칩니다. 벌크 흑연과 비교하여, 표면 반응 활성을 향상시키는 단일층 그래핀의 기능은 그래핀 수소화 및 산화 반응의 결과로 나타나며, 이는 그래핀의 전자 구조가 표면 활성을 조절할 수 있음을 나타냅니다.
3. 또한, 그래핀의 전자 구조는 가스 분자 흡착의 유도에 따라 상응하게 변경될 수 있으며, 이는 캐리어의 농도를 변화시킬 뿐만 아니라 다른 그래핀으로 도핑될 수도 있습니다. 센서 그래핀을 화학 센서로 만들 수 있다. 이 과정은 주로 그래핀의 표면 흡착 성능에 의해 완성됩니다. 일부 학자들의 연구에 따르면 그래핀 화학 검출기의 감도는 단일 분자 검출의 한계와 비교할 수 있습니다. 그래핀의 독특한 2차원 구조는 주변 환경에 매우 민감합니다. 그래핀은 전기화학적 바이오센서에 이상적인 소재이다. 그래핀으로 만든 센서는 의학에서 도파민과 포도당을 감지하는 데 좋은 감도를 가지고 있습니다. 트랜지스터 그래핀을 사용하여 트랜지스터를 만들 수 있습니다. 그래핀 구조의 높은 안정성으로 인해 이러한 유형의 트랜지스터는 단일 원자 규모에서도 안정적으로 작동할 수 있습니다.
4. 대조적으로, 현재의 실리콘 기반 트랜지스터는 약 10나노미터 규모에서 안정성을 잃게 됩니다. 그래핀 내 전자의 외부 장에 대한 초고속 반응 속도로 인해 그래핀으로 만든 트랜지스터가 매우 높은 작동 주파수에 도달할 수 있습니다. 예를 들어, IBM은 2010년 2월에 그래핀 트랜지스터의 작동 주파수를 같은 크기의 실리콘 트랜지스터의 작동 주파수를 초과하는 100GHz로 증가시킬 것이라고 발표했습니다. 플렉서블 디스플레이 구부릴 수 있는 스크린은 CES에서 많은 관심을 끌었으며, 향후 모바일 기기 디스플레이용 플렉서블 디스플레이 스크린 개발의 트렌드가 되었습니다.
5. 플렉서블 디스플레이의 미래 시장은 넓고, 그래핀의 기초소재로서의 전망도 밝다. 국내 연구진이 여러 층의 그래핀과 유리섬유 폴리에스테르 시트 기판으로 구성된 유연한 투명 디스플레이를 최초로 제작했습니다. 한국 삼성전자와 성균관대학교 연구진은 폭 63cm의 유연한 투명 유리섬유 폴리에스테르 기판 위에 TV 크기의 순수 그래핀 조각을 제작했습니다. 그들은 이것이 지금까지 가장 큰 "벌크" 그래핀 블록이라고 말했습니다. 그 후, 그들은 그래핀 블록을 사용하여 유연한 터치 스크린을 만들었습니다.
6. 연구원들은 이론적으로 사람들이 스마트폰을 말아서 연필처럼 귀 뒤에 고정할 수 있다고 말했습니다. 신에너지 배터리 신에너지 배터리는 그래핀의 초기 상업적 사용의 중요한 영역이기도 합니다. 미국 매사추세츠 공과대학(Massachusetts Institute of Technology)은 표면에 그래핀 나노 코팅을 적용한 유연한 태양광 패널 개발에 성공했는데, 이는 투명하고 변형 가능한 태양전지 제조 비용을 크게 절감할 수 있다. 이러한 배터리는 야간 투시경, 카메라 및 기타 소형 디지털 카메라에 사용될 수 있습니다. 장치에 적용됩니다. 또한, 그래핀 슈퍼전지의 성공적인 연구개발은 신에너지 자동차 배터리의 부족한 용량과 긴 충전 시간 문제도 해결해 신에너지 배터리 산업 발전을 크게 가속화했다.
7. 이러한 일련의 연구 결과는 신에너지 배터리 산업에 그래핀을 적용할 수 있는 길을 열었습니다. 담수화 그래핀 필터는 다른 담수화 기술보다 더 많이 사용됩니다. 수중 환경의 그래핀산화막이 물과 밀착된 후 약 0.9나노미터 폭의 채널이 형성될 수 있으며, 이 크기보다 작은 이온이나 분자는 빠르게 통과할 수 있다. 그래핀 필름의 모세관 채널 크기를 기계적 수단으로 더욱 압축하고 기공 크기를 제어하여 바닷물의 염분을 효율적으로 여과할 수 있습니다. 수소저장재료 그래핀은 경량, 높은 화학적 안정성, 높은 비표면적 등의 장점을 갖고 있어 수소저장재료로 가장 적합한 후보이다. 높은 전도성, 고강도, 초경량, 얇은 항공우주 특성으로 인해 항공우주 및 군사 산업에서 그래핀의 적용 장점도 매우 두드러집니다.
8. 2014년 미국 나사(NASA)는 항공우주 분야에 사용되는 그래핀 센서를 개발했는데, 이는 지구 고고도 대기의 미량 원소와 우주선의 구조적 결함을 감지할 수 있다. 그래핀은 또한 초경량 항공기 재료와 같은 잠재적인 응용 분야에서 더욱 중요한 역할을 할 것입니다. 감광소자는 그래핀을 감광소자의 재료로 사용하는 새로운 형태의 감광소자이다. 특수한 구조를 통해 기존 CMOS나 CCD에 비해 감광능력을 수천배 높일 것으로 예상되며, 에너지 소모량은 기존 대비 10%에 불과하다. 모니터, 위성영상 분야에 활용될 수 있으며, 카메라, 스마트폰 등에 활용될 수 있습니다. 복합재료 그래핀 기반 복합재료는 그래핀 응용 분야에서 중요한 연구 방향입니다. 이들은 에너지 저장, 액정 장치, 전자 장치, 생물학적 재료, 감지 재료 및 촉매 담체 분야에서 탁월한 성능을 입증했으며 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.
9. 현재 그래핀 복합재 연구는 주로 그래핀 고분자 복합재와 그래핀 기반 무기 나노복합재에 중점을 두고 있다. 그래핀 연구가 심화됨에 따라 벌크 금속 기반 복합재에 그래핀 강화재를 적용하는 것에 대한 사람들의 관심이 점점 더 높아지고 있습니다. 그래핀으로 만들어진 다기능 고분자 복합재와 고강도 다공성 세라믹 소재는 복합재의 다양한 특수 특성을 향상시킵니다. 바이오그래핀은 인간 골수 중간엽줄기세포의 골형성 분화를 촉진하는 데 사용되며, 탄화규소에 에피택셜 그래핀을 바이오센서로 만드는 데에도 사용된다. 동시에, 그래핀은 신호 강도나 반흔 조직 형성과 같은 특성을 변경하거나 파괴하지 않고 신경 인터페이스 전극으로 사용될 수 있습니다. 유연성, 생체 적합성 및 전도성으로 인해 그래핀 전극은 텅스텐이나 실리콘 전극보다 생체 내에서 훨씬 더 안정적입니다. 산화 그래핀은 인간 세포에 해를 끼치지 않고 대장균의 성장을 억제하는 데 매우 효과적입니다.
게시 시간: 2021년 11월 6일