ग्राफीनचा वापर

1. मोठ्या प्रमाणात उत्पादन आणि मोठ्या आकाराच्या समस्येच्या हळूहळू प्रगतीमुळे, ग्राफीनच्या औद्योगिक अनुप्रयोगाची गती वेग वाढवित आहे. विद्यमान संशोधन निकालांच्या आधारे, प्रथम व्यावसायिक अनुप्रयोग मोबाइल डिव्हाइस, एरोस्पेस आणि नवीन उर्जा असू शकतात. बॅटरी फील्ड. मूलभूत संशोधन ग्राफीनला भौतिकशास्त्रातील मूलभूत संशोधनासाठी विशेष महत्त्व आहे. हे काही क्वांटम प्रभाव सक्षम करते जे केवळ सैद्धांतिकदृष्ट्या प्रदर्शित केले जाऊ शकते ज्यापूर्वी प्रयोगांद्वारे सत्यापित केले जाऊ शकते.

२. द्विमितीय ग्राफीनमध्ये, इलेक्ट्रॉनचा वस्तुमान अस्तित्त्वात नाही असे दिसते. ही मालमत्ता ग्रॅफिनला एक दुर्मिळ कंडेन्स्ड बाब बनवते जी सापेक्षतावादी क्वांटम मेकॅनिक्सचा अभ्यास करण्यासाठी वापरली जाऊ शकते - कारण मासलेस कण प्रकाशाच्या वेगाने पुढे जाणे आवश्यक आहे, म्हणून त्याचे वर्णन सापेक्षिक क्वांटम मेकॅनिक्सद्वारे केले पाहिजे, जे सैद्धांतिक भौतिकशास्त्रज्ञांना नवीन संशोधनाच्या दिशेने प्रदान करते जे मूळतः ग्राफिक कणात काम केले जाऊ शकते. झिरो एनर्जी गॅप सेमीकंडक्टर प्रामुख्याने एकल-स्तर ग्राफीन आहेत आणि ही इलेक्ट्रॉनिक रचना त्याच्या पृष्ठभागावरील गॅस रेणूंच्या भूमिकेवर गंभीरपणे परिणाम करेल. बल्क ग्रेफाइटच्या तुलनेत, पृष्ठभागाची प्रतिक्रिया क्रियाकलाप वाढविण्यासाठी सिंगल-लेयर ग्राफीनचे कार्य ग्राफीन हायड्रोजनेशन आणि ऑक्सिडेशन प्रतिक्रियांच्या परिणामाद्वारे दर्शविले गेले आहे, हे दर्शविते की ग्राफीनची इलेक्ट्रॉनिक रचना पृष्ठभागाच्या क्रियाकलापात बदल करू शकते.

3. याव्यतिरिक्त, गॅस रेणू शोषणाच्या प्रेरणाद्वारे ग्राफीनची इलेक्ट्रॉनिक रचना अनुरुप बदलली जाऊ शकते, जी केवळ वाहकांच्या एकाग्रतेतच बदलत नाही तर वेगवेगळ्या ग्राफिनसह डोप देखील केली जाऊ शकते. सेन्सर ग्राफीन एक रासायनिक सेन्सर बनविला जाऊ शकतो. ही प्रक्रिया प्रामुख्याने ग्राफीनच्या पृष्ठभागावरील सोशोशन कामगिरीद्वारे पूर्ण केली जाते. काही विद्वानांच्या संशोधनानुसार, ग्राफीन केमिकल डिटेक्टरच्या संवेदनशीलतेची तुलना एकल रेणू शोधण्याच्या मर्यादेशी केली जाऊ शकते. ग्रॅफिनची अद्वितीय द्विमितीय रचना आसपासच्या वातावरणासाठी अत्यंत संवेदनशील बनवते. इलेक्ट्रोकेमिकल बायोसेन्सरसाठी ग्राफीन एक आदर्श सामग्री आहे. ग्राफीनपासून बनविलेल्या सेन्सरमध्ये औषधामध्ये डोपामाइन आणि ग्लूकोज शोधण्यासाठी चांगली संवेदनशीलता असते. ट्रान्झिस्टर ग्राफीनचा वापर ट्रान्झिस्टर बनविण्यासाठी केला जाऊ शकतो. ग्राफीन संरचनेच्या उच्च स्थिरतेमुळे, या प्रकारचे ट्रान्झिस्टर अद्याप एका अणूच्या प्रमाणात स्थिरपणे कार्य करू शकतात.

4. याउलट, सध्याचे सिलिकॉन-आधारित ट्रान्झिस्टर सुमारे 10 नॅनोमीटरच्या प्रमाणात त्यांची स्थिरता गमावतील; बाह्य क्षेत्राच्या ग्राफीनमध्ये इलेक्ट्रॉनची अल्ट्रा-वेगवान प्रतिक्रिया गती यामुळे बनविलेले ट्रान्झिस्टर खूप उच्च ऑपरेटिंग वारंवारतेपर्यंत पोहोचू शकतात. उदाहरणार्थ, आयबीएमने फेब्रुवारी २०१० मध्ये जाहीर केले की ते ग्राफीन ट्रान्झिस्टरची ऑपरेटिंग वारंवारता 100 जीएचझेड पर्यंत वाढवेल, जे समान आकाराच्या सिलिकॉन ट्रान्झिस्टरपेक्षा जास्त आहे. लवचिक प्रदर्शन बेंडेबल स्क्रीनने ग्राहक इलेक्ट्रॉनिक्स शोमध्ये बरेच लक्ष वेधून घेतले आणि भविष्यात मोबाइल डिव्हाइस प्रदर्शनासाठी लवचिक प्रदर्शन स्क्रीनच्या विकासाचा हा ट्रेंड बनला आहे.

5. भविष्यातील लवचिक प्रदर्शनाची बाजारपेठ विस्तृत आहे आणि मूलभूत सामग्री म्हणून ग्राफीनची शक्यता देखील आशादायक आहे. दक्षिण कोरियाच्या संशोधकांनी प्रथमच ग्राफीनच्या एकाधिक थर आणि ग्लास फायबर पॉलिस्टर शीट सब्सट्रेटचे बनलेले लवचिक पारदर्शक प्रदर्शन प्रथमच तयार केले आहे. दक्षिण कोरियाच्या सॅमसंग आणि सुंगकींकवान विद्यापीठाच्या संशोधकांनी cm 63 सेमी रुंद लवचिक काचेच्या फायबर पॉलिस्टर बोर्डवर टीव्हीचा आकार शुद्ध ग्राफीनचा एक तुकडा बनावट बनविला आहे. ते म्हणाले की हा आतापर्यंतचा सर्वात मोठा “बल्क” ग्राफीन ब्लॉक आहे. त्यानंतर, त्यांनी लवचिक टच स्क्रीन तयार करण्यासाठी ग्राफीन ब्लॉकचा वापर केला.

6. संशोधकांनी असे म्हटले आहे की सिद्धांतानुसार, लोक त्यांचे स्मार्टफोन गुंडाळू शकतात आणि पेन्सिलप्रमाणे त्यांच्या कानांच्या मागे पिन करू शकतात. नवीन उर्जा बॅटरी नवीन उर्जा बॅटरी देखील ग्राफीनच्या सुरुवातीच्या व्यावसायिक वापराचे एक महत्त्वाचे क्षेत्र आहेत. अमेरिकेतील मॅसेच्युसेट्स इन्स्टिट्यूट ऑफ टेक्नॉलॉजीने पृष्ठभागावर ग्राफीन नॅनो-कोटिंगसह लवचिक फोटोव्होल्टिक पॅनेल यशस्वीरित्या विकसित केले आहेत, जे पारदर्शक आणि विकृत सौर पेशी तयार करण्याची किंमत मोठ्या प्रमाणात कमी करू शकते. अशा बॅटरी नाईट व्हिजन गॉगल, कॅमेरे आणि इतर लहान डिजिटल कॅमेर्‍यांमध्ये वापरल्या जाऊ शकतात. डिव्हाइसमध्ये अनुप्रयोग. याव्यतिरिक्त, ग्राफीन सुपर बॅटरीच्या यशस्वी संशोधन आणि विकासामुळे अपुरी क्षमता आणि नवीन उर्जा वाहन बॅटरीच्या लांब चार्जिंगच्या समस्येचे निराकरण झाले आहे, ज्यामुळे नवीन उर्जा बॅटरी उद्योगाच्या विकासास मोठ्या प्रमाणात गती मिळाली.

7. संशोधन निकालांच्या या मालिकेमुळे नवीन उर्जा बॅटरी उद्योगात ग्राफीन वापरण्याचा मार्ग मोकळा झाला. डिसॅलिनेशन ग्राफीन फिल्टर्स इतर डीसॅलिनेशन तंत्रज्ञानापेक्षा अधिक वापरले जातात. पाण्याच्या वातावरणामधील ग्राफीन ऑक्साईड फिल्म पाण्याशी जवळून संपर्क साधल्यानंतर, सुमारे ०.9 नॅनोमीटरची रुंदी असलेली एक वाहिनी तयार केली जाऊ शकते आणि या आकारापेक्षा लहान आयन किंवा रेणू द्रुतगतीने जाऊ शकतात. ग्राफीन फिल्ममधील केशिका वाहिन्यांचा आकार यांत्रिक मार्गांनी पुढे संकुचित केला जातो आणि छिद्र आकार नियंत्रित केला जातो, जो समुद्राच्या पाण्यात मीठ कार्यक्षमतेने फिल्टर करू शकतो. हायड्रोजन स्टोरेज मटेरियल ग्राफीनमध्ये हलके वजन, उच्च रासायनिक स्थिरता आणि उच्च विशिष्ट पृष्ठभाग क्षेत्राचे फायदे आहेत, ज्यामुळे ते हायड्रोजन स्टोरेज सामग्रीसाठी सर्वोत्कृष्ट उमेदवार बनते. उच्च चालकता, उच्च सामर्थ्य, अल्ट्रा-लाइट आणि एरोस्पेसमध्ये पातळ वैशिष्ट्यांमुळे, एरोस्पेस आणि लष्करी उद्योगातील ग्राफीनचे अनुप्रयोग फायदे देखील अत्यंत प्रख्यात आहेत.

8. २०१ 2014 मध्ये, अमेरिकेतील नासाने एरोस्पेस क्षेत्रात वापरलेला एक ग्राफीन सेन्सर विकसित केला, जो पृथ्वीच्या उच्च-उंचीच्या वातावरणात आणि अंतराळ यानावरील स्ट्रक्चरल दोष शोधू शकतो. अल्ट्रालाइट एअरक्राफ्ट सामग्रीसारख्या संभाव्य अनुप्रयोगांमध्ये ग्राफीन देखील अधिक महत्त्वपूर्ण भूमिका बजावेल. फोटोसेन्सिटिव्ह घटक हा फोटोसेन्सिटिव्ह घटकाचा सामग्री म्हणून ग्राफीनचा वापर करून एक नवीन प्रकारचा फोटोसेन्सिटिव्ह घटक आहे. एका विशेष संरचनेद्वारे, विद्यमान सीएमओएस किंवा सीसीडीच्या तुलनेत हजारो वेळा फोटोसेन्सिटिव्ह क्षमता वाढविणे अपेक्षित आहे आणि उर्जेचा वापर मूळच्या केवळ 10% आहे. हे मॉनिटर्स आणि उपग्रह इमेजिंगच्या क्षेत्रात वापरले जाऊ शकते आणि ते कॅमेरे, स्मार्ट फोन इत्यादींमध्ये वापरले जाऊ शकतात. ग्राफीन अनुप्रयोगांच्या क्षेत्रातील संमिश्र साहित्य ग्राफीन-आधारित संमिश्र साहित्य ही एक महत्त्वपूर्ण संशोधन दिशा आहे. त्यांनी उर्जा साठवण, लिक्विड क्रिस्टल डिव्हाइस, इलेक्ट्रॉनिक उपकरणे, जैविक साहित्य, सेन्सिंग मटेरियल आणि उत्प्रेरक वाहक या क्षेत्रात उत्कृष्ट कामगिरी दर्शविली आहे आणि त्यांच्याकडे विस्तृत अनुप्रयोगांची शक्यता आहे.

9. सध्या, ग्राफीन कंपोझिटचे संशोधन प्रामुख्याने ग्राफीन पॉलिमर कंपोझिट आणि ग्राफीन-आधारित अजैविक नॅनोकॉम्पोजिट्सवर केंद्रित आहे. ग्राफीन संशोधनाच्या सखोलतेसह, बल्क मेटल-आधारित कंपोझिट लोकांमध्ये ग्राफीन मजबुतीकरणांचा वापर अधिकाधिक अधिक लक्ष देत आहे. मल्टीफंक्शनल पॉलिमर कंपोझिट आणि ग्राफीनपासून बनविलेले उच्च-शक्ती सच्छिद्र सिरेमिक सामग्री संमिश्र सामग्रीचे अनेक विशेष गुणधर्म वाढवते. बायोग्राफिनचा वापर मानवी अस्थिमज्जा मेसेन्चिमल स्टेम पेशींच्या ऑस्टोजेनिक भिन्नतेस गती देण्यासाठी केला जातो आणि याचा उपयोग सिलिकॉन कार्बाईडवर एपिटॅक्सियल ग्राफीनचे बायोसेन्सर बनविण्यासाठी देखील केला जातो. त्याच वेळी, सिग्नल सामर्थ्य किंवा डाग ऊतक तयार करणे यासारख्या गुणधर्म बदलत किंवा नष्ट केल्याशिवाय ग्राफीन तंत्रिका इंटरफेस इलेक्ट्रोड म्हणून वापरली जाऊ शकते. त्याच्या लवचिकतेमुळे, बायोकॉम्पॅबिलिटी आणि चालकता यामुळे, टंगस्टन किंवा सिलिकॉन इलेक्ट्रोड्सपेक्षा व्हिव्होमध्ये ग्राफीन इलेक्ट्रोड अधिक स्थिर आहेत. मानवी पेशींना इजा न करता ई. कोलाईच्या वाढीस प्रतिबंधित करण्यासाठी ग्राफीन ऑक्साईड खूप प्रभावी आहे.