Penggunaan Graphene

1. Dengan kejayaan beransur-ansur pengeluaran besar-besaran dan masalah bersaiz besar, kadar penggunaan industri graphene semakin pantas. Berdasarkan hasil penyelidikan sedia ada, aplikasi komersial pertama mungkin peranti mudah alih, aeroangkasa dan tenaga baharu. Medan bateri. Penyelidikan asas Graphene mempunyai kepentingan khusus untuk penyelidikan asas dalam fizik. Ia membolehkan beberapa kesan kuantum yang hanya boleh ditunjukkan secara teori sebelum boleh disahkan melalui eksperimen.

2. Dalam graphene dua dimensi, jisim elektron nampaknya tidak wujud. Sifat ini menjadikan graphene sebagai bahan pekat yang jarang digunakan yang boleh digunakan untuk mengkaji mekanik kuantum relativistik–kerana zarah tak berjisim mesti bergerak pada kelajuan cahaya Oleh itu, ia mesti diterangkan oleh mekanik kuantum relativistik, yang menyediakan ahli fizik teori dengan arah penyelidikan baharu: beberapa eksperimen yang pada asalnya perlu dijalankan dalam pemecut zarah gergasi boleh dijalankan dengan graphene di makmal kecil. Semikonduktor jurang tenaga sifar adalah terutamanya graphene satu lapisan, dan struktur elektronik ini akan memberi kesan serius kepada peranan molekul gas pada permukaannya. Berbanding dengan grafit pukal, fungsi graphene satu lapisan untuk meningkatkan aktiviti tindak balas permukaan ditunjukkan oleh hasil penghidrogenan graphene dan tindak balas pengoksidaan, menunjukkan bahawa struktur elektronik graphene boleh memodulasi aktiviti permukaan.

3. Di samping itu, struktur elektronik graphene juga boleh diubah oleh induksi penjerapan molekul gas, yang bukan sahaja mengubah kepekatan pembawa, tetapi juga boleh didop dengan graphene yang berbeza. Penderia graphene boleh dijadikan penderia kimia. Proses ini terutamanya diselesaikan oleh prestasi penjerapan permukaan graphene. Menurut penyelidikan beberapa sarjana, sensitiviti pengesan kimia graphene boleh dibandingkan dengan had pengesanan molekul tunggal. Struktur dua dimensi unik Graphene menjadikannya sangat sensitif terhadap persekitaran sekeliling. Graphene adalah bahan yang sesuai untuk biosensor elektrokimia. Sensor yang diperbuat daripada graphene mempunyai sensitiviti yang baik untuk mengesan dopamin dan glukosa dalam perubatan. Transistor graphene boleh digunakan untuk membuat transistor. Disebabkan oleh kestabilan struktur graphene yang tinggi, transistor jenis ini masih boleh berfungsi dengan stabil pada skala atom tunggal.

4. Sebaliknya, transistor berasaskan silikon semasa akan kehilangan kestabilannya pada skala kira-kira 10 nanometer; kelajuan tindak balas ultra-pantas elektron dalam graphene ke medan luaran menjadikan transistor yang diperbuat daripadanya boleh mencapai frekuensi operasi yang sangat tinggi. Sebagai contoh, IBM mengumumkan pada Februari 2010 bahawa ia akan meningkatkan kekerapan operasi transistor graphene kepada 100 GHz, yang melebihi transistor silikon dengan saiz yang sama. Paparan fleksibel Skrin boleh dibengkokkan menarik banyak perhatian di Pameran Elektronik Pengguna, dan ia telah menjadi trend pembangunan skrin paparan fleksibel untuk paparan peranti mudah alih pada masa hadapan.

5. Pasaran masa depan paparan fleksibel adalah luas, dan prospek graphene sebagai bahan asas juga menjanjikan. Penyelidik Korea Selatan telah menghasilkan buat kali pertama paparan lutsinar fleksibel yang terdiri daripada berbilang lapisan graphene dan substrat kepingan poliester gentian kaca. Penyelidik dari Universiti Samsung dan Sungkyunkwan Korea Selatan telah merekacipta sekeping graphene tulen sebesar TV pada papan poliester gentian kaca lutsinar fleksibel 63 cm lebar. Mereka berkata bahawa ini adalah blok graphene "pukal" terbesar. Selepas itu, mereka menggunakan blok graphene untuk mencipta skrin sentuh yang fleksibel.

6. Para penyelidik mengatakan bahawa secara teori, orang boleh menggulung telefon pintar mereka dan menyematkannya di belakang telinga mereka seperti pensel. Bateri tenaga baharu Bateri tenaga baharu juga merupakan kawasan penting dalam penggunaan komersial terawal graphene. Institut Teknologi Massachusetts di Amerika Syarikat telah berjaya membangunkan panel fotovoltaik fleksibel dengan salutan nano graphene pada permukaan, yang boleh mengurangkan kos pembuatan sel suria yang telus dan boleh ubah bentuk. Bateri sedemikian boleh digunakan dalam gogal penglihatan malam, kamera dan kamera digital kecil yang lain. Aplikasi dalam peranti. Di samping itu, penyelidikan dan pembangunan bateri super graphene yang berjaya juga telah menyelesaikan masalah kapasiti yang tidak mencukupi dan masa pengecasan yang lama bagi bateri kenderaan tenaga baharu, dengan sangat mempercepatkan pembangunan industri bateri tenaga baharu.

7. Siri hasil penyelidikan ini membuka jalan untuk aplikasi graphene dalam industri bateri tenaga baharu. Penapis graphene penyahgaraman digunakan lebih banyak daripada teknologi penyahgaraman lain. Selepas filem graphene oksida dalam persekitaran air bersentuhan rapat dengan air, saluran dengan lebar kira-kira 0.9 nanometer boleh dibentuk, dan ion atau molekul yang lebih kecil daripada saiz ini boleh melalui dengan cepat. Saiz saluran kapilari dalam filem graphene dimampatkan lagi dengan cara mekanikal, dan saiz liang dikawal, yang boleh menapis garam dalam air laut dengan cekap. Bahan simpanan hidrogen graphene mempunyai kelebihan berat ringan, kestabilan kimia yang tinggi dan luas permukaan spesifik yang tinggi, menjadikannya calon terbaik untuk bahan simpanan hidrogen. Disebabkan oleh ciri-ciri kekonduksian tinggi, kekuatan tinggi, ultra-ringan dan nipis dalam aeroangkasa, kelebihan aplikasi graphene dalam industri aeroangkasa dan ketenteraan juga amat menonjol.

8. Pada tahun 2014, NASA di Amerika Syarikat membangunkan penderia graphene yang digunakan dalam bidang aeroangkasa, yang boleh mengesan unsur surih dalam atmosfera altitud tinggi bumi dan kecacatan struktur pada kapal angkasa. Graphene juga akan memainkan peranan yang lebih penting dalam aplikasi yang berpotensi seperti bahan pesawat ultralight. Unsur fotosensitif ialah sejenis unsur fotosensitif baharu menggunakan graphene sebagai bahan unsur fotosensitif. Melalui struktur khas, ia dijangka meningkatkan keupayaan fotosensitif beribu-ribu kali berbanding dengan CMOS atau CCD sedia ada, dan penggunaan tenaga hanya 10% daripada yang asal. Ia boleh digunakan dalam bidang monitor dan pengimejan satelit, dan boleh digunakan dalam kamera, telefon pintar, dan lain-lain. Bahan komposit Bahan komposit berasaskan graphene merupakan hala tuju penyelidikan yang penting dalam bidang aplikasi graphene. Mereka telah menunjukkan prestasi cemerlang dalam bidang storan tenaga, peranti kristal cecair, peranti elektronik, bahan biologi, bahan penderiaan dan pembawa pemangkin, dan mempunyai pelbagai prospek Aplikasi.

9. Pada masa ini, penyelidikan komposit graphene tertumpu terutamanya pada komposit polimer graphene dan nanokomposit bukan organik berasaskan graphene. Dengan pendalaman penyelidikan graphene, aplikasi tetulang graphene dalam komposit berasaskan logam pukal Orang ramai memberi perhatian yang lebih dan lebih. Komposit polimer pelbagai fungsi dan bahan seramik berliang berkekuatan tinggi yang diperbuat daripada graphene meningkatkan banyak sifat istimewa bahan komposit. Biographene digunakan untuk mempercepatkan pembezaan osteogenik sel stem mesenchymal sumsum tulang manusia, dan ia juga digunakan untuk membuat biosensor graphene epitaxial pada silikon karbida. Pada masa yang sama, graphene boleh digunakan sebagai elektrod antara muka saraf tanpa mengubah atau memusnahkan sifat seperti kekuatan isyarat atau pembentukan tisu parut. Oleh kerana fleksibiliti, biokompatibiliti dan kekonduksiannya, elektrod graphene jauh lebih stabil dalam vivo daripada elektrod tungsten atau silikon. Graphene oxide sangat berkesan dalam menghalang pertumbuhan E. coli tanpa merosakkan sel manusia.