1. Līdz ar pakāpenisku masveida ražošanas izrāvienu un liela izmēra problēmām, grafēna rūpnieciskās izmantošanas temps paātrinās. Pamatojoties uz esošajiem pētījumu rezultātiem, pirmās komerciālās lietojumprogrammas var būt mobilās ierīces, kosmosa un jauna enerģija. Akumulatora lauks. Pamatpētījumi Grafēnam ir īpaša nozīme fizikas fundamentālajos pētījumos. Tas nodrošina dažus kvantu efektus, kurus var pierādīt tikai teorētiski, pirms tos var pārbaudīt ar eksperimentiem.
2. Šķiet, ka divdimensiju grafēnā elektronu masa neeksistē. Šī īpašība padara grafēnu par retu kondensētu vielu, ko var izmantot relativistiskās kvantu mehānikas pētīšanai – jo bezmasas daļiņām jāpārvietojas ar gaismas ātrumu Tāpēc tas jāapraksta ar relativistisko kvantu mehāniku, kas teorētiskajiem fiziķiem sniedz jaunu pētniecības virzienu: daži eksperimentus, kas sākotnēji bija jāveic milzu daļiņu paātrinātājos, var veikt ar grafēnu mazās laboratorijās. Nulles enerģijas spraugas pusvadītāji galvenokārt ir viena slāņa grafēns, un šī elektroniskā struktūra nopietni ietekmēs gāzes molekulu lomu uz tās virsmas. Salīdzinot ar lielapjoma grafītu, viena slāņa grafēna funkciju, lai uzlabotu virsmas reakcijas aktivitāti, parāda grafēna hidrogenēšanas un oksidācijas reakciju rezultāti, norādot, ka grafēna elektroniskā struktūra var modulēt virsmas aktivitāti.
3. Turklāt grafēna elektronisko struktūru var attiecīgi mainīt, indukējot gāzes molekulu adsorbciju, kas ne tikai maina nesēju koncentrāciju, bet arī var tikt leģēta ar dažādiem grafēniem. Sensoru grafēnu var padarīt par ķīmisku sensoru. Šo procesu galvenokārt pabeidz grafēna virsmas adsorbcijas veiktspēja. Saskaņā ar dažu zinātnieku pētījumiem grafēna ķīmisko detektoru jutīgumu var salīdzināt ar vienas molekulas noteikšanas robežu. Grafēna unikālā divdimensiju struktūra padara to ļoti jutīgu pret apkārtējo vidi. Grafēns ir ideāls materiāls elektroķīmiskiem biosensoriem. No grafēna izgatavotiem sensoriem ir laba jutība dopamīna un glikozes noteikšanai medicīnā. Tranzistoru grafēnu var izmantot tranzistoru izgatavošanai. Pateicoties grafēna struktūras augstajai stabilitātei, šāda veida tranzistori joprojām var stabili darboties viena atoma mērogā.
4. Turpretim pašreizējie tranzistori uz silīcija bāzes zaudēs savu stabilitāti aptuveni 10 nanometru mērogā; grafēnā esošo elektronu īpaši ātrais reakcijas ātrums uz ārējo lauku liek no tā izgatavotajiem tranzistoriem sasniegt ļoti augstu darba frekvenci. Piemēram, IBM 2010. gada februārī paziņoja, ka palielinās grafēna tranzistoru darbības frekvenci līdz 100 GHz, kas pārsniedz tāda paša izmēra silīcija tranzistoru darbības frekvenci. Elastīgs displejs Lokamais ekrāns piesaistīja lielu uzmanību Consumer Electronics Show, un tas ir kļuvis par mobilo ierīču displeju elastīgu displeju attīstības tendenci nākotnē.
5. Elastīgo displeju nākotnes tirgus ir plašs, un arī grafēna kā pamatmateriāla perspektīva ir daudzsološa. Dienvidkorejas pētnieki pirmo reizi ir izveidojuši elastīgu caurspīdīgu displeju, kas sastāv no vairākiem grafēna slāņiem un stikla šķiedras poliestera loksnes substrāta. Pētnieki no Dienvidkorejas Samsung un Sungkyunkwan universitātes ir izgatavojuši tīra grafēna gabalu televizora lielumā uz 63 cm platas elastīgas caurspīdīgas stikla šķiedras poliestera plātnes. Viņi teica, ka šis ir līdz šim lielākais grafēna bloks. Pēc tam viņi izmantoja grafēna bloku, lai izveidotu elastīgu skārienekrānu.
6. Pētnieki teica, ka teorētiski cilvēki var saritināt viedtālruņus un aizspraust tos aiz ausīm kā zīmuli. Jaunas enerģijas baterijas Jaunas enerģijas baterijas ir arī svarīga grafēna agrākās komerciālās izmantošanas joma. Masačūsetsas Tehnoloģiju institūts ASV ir veiksmīgi izstrādājis elastīgus fotoelektriskos paneļus ar grafēna nanopārklājumiem uz virsmas, kas var ievērojami samazināt caurspīdīgu un deformējamu saules bateriju ražošanas izmaksas. Šādas baterijas var izmantot nakts redzamības brillēs, kamerās un citās mazās digitālajās kamerās. Lietojumprogramma ierīcē. Turklāt veiksmīgā grafēna superakumulatoru izpēte un izstrāde ir atrisinājusi arī jaunu enerģijas transportlīdzekļu akumulatoru nepietiekamas jaudas un ilga uzlādes laika problēmas, ievērojami paātrinot jaunu enerģijas akumulatoru nozares attīstību.
7. Šī pētījumu rezultātu sērija pavēra ceļu grafēna pielietošanai jauno enerģijas bateriju nozarē. Atsāļošanas grafēna filtri tiek izmantoti vairāk nekā citas atsāļošanas tehnoloģijas. Pēc tam, kad grafēna oksīda plēve ūdens vidē ir ciešā saskarē ar ūdeni, var izveidoties apmēram 0,9 nanometru plats kanāls, un tam var ātri iziet cauri joni vai molekulas, kas ir mazākas par šo izmēru. Kapilāru kanālu izmērs grafēna plēvē tiek tālāk saspiests ar mehāniskiem līdzekļiem, un tiek kontrolēts poru izmērs, kas var efektīvi filtrēt sāli jūras ūdenī. Ūdeņraža uzglabāšanas materiālam grafēnam ir viegls svars, augsta ķīmiskā stabilitāte un liels īpatnējais virsmas laukums, padarot to par labāko kandidātu ūdeņraža uzglabāšanas materiāliem. Pateicoties augstajai vadītspējai, lielai izturībai, īpaši vieglai un plānai kosmosa jomā, grafēna izmantošanas priekšrocības kosmosa un militārajā rūpniecībā ir arī ļoti ievērojamas.
8. 2014. gadā NASA ASV izstrādāja aviācijas un kosmosa jomā izmantojamu grafēna sensoru, kas spēj noteikt mikroelementus zemes augstkalnu atmosfērā un strukturālos defektus uz kosmosa kuģiem. Grafēnam būs arī svarīgāka loma potenciālajos lietojumos, piemēram, īpaši vieglo lidaparātu materiālos. Gaismas jutīgais elements ir jauna veida gaismjutīgs elements, kas izmanto grafēnu kā gaismjutīgā elementa materiālu. Paredzams, ka, izmantojot īpašu struktūru, gaismas jutības spēja palielināsies tūkstošiem reižu salīdzinājumā ar esošo CMOS vai CCD, un enerģijas patēriņš ir tikai 10% no oriģināla. To var izmantot monitoru un satelītattēlveidošanas jomā, kā arī var izmantot kamerās, viedtālruņos utt. Kompozītmateriāli Uz grafēna bāzes izgatavoti kompozītmateriāli ir nozīmīgs pētniecības virziens grafēna lietojumu jomā. Tie ir pierādījuši izcilu sniegumu enerģijas uzglabāšanas, šķidro kristālu ierīču, elektronisko ierīču, bioloģisko materiālu, sensoru materiālu un katalizatora nesēju jomās, un tiem ir plašs pielietojuma klāsts.
9. Šobrīd grafēna kompozītmateriālu izpēte galvenokārt ir vērsta uz grafēna polimēru kompozītiem un neorganiskiem nanokompozītiem uz grafēna bāzes. Padziļinoties grafēna pētījumiem, grafēna stiegrojumu pielietošana beztaras kompozītmateriālos uz metāla bāzes Cilvēki pievērš arvien lielāku uzmanību. Daudzfunkcionāli polimēru kompozītmateriāli un augstas stiprības poraini keramikas materiāli, kas izgatavoti no grafēna, uzlabo daudzas īpašas kompozītmateriālu īpašības. Biografēnu izmanto, lai paātrinātu cilvēka kaulu smadzeņu mezenhimālo cilmes šūnu osteogēno diferenciāciju, un to izmanto arī epitaksiālā grafēna biosensoru izgatavošanai uz silīcija karbīda. Tajā pašā laikā grafēnu var izmantot kā nervu saskarnes elektrodu, nemainot vai neiznīcinot īpašības, piemēram, signāla stiprumu vai rētaudu veidošanos. Pateicoties elastībai, bioloģiskajai saderībai un vadītspējai, grafēna elektrodi ir daudz stabilāki in vivo nekā volframa vai silīcija elektrodi. Grafēna oksīds ļoti efektīvi kavē E. coli augšanu, nekaitējot cilvēka šūnām.
Izlikšanas laiks: 2021. gada 6. novembris