Aplicação de grafeno

1. Com o avanço gradual da produção em massa e problemas de tamanho grande, o ritmo de aplicação industrial do grafeno está se acelerando. Com base nos resultados de pesquisa existentes, as primeiras aplicações comerciais podem ser dispositivos móveis, aeroespacial e nova energia. Campo da bateria. O grafeno de pesquisa básica tem um significado especial para pesquisas básicas em física. Permite alguns efeitos quânticos que só podem ser demonstrados teoricamente antes podem ser verificados por meio de experimentos.

2. No grafeno bidimensional, a massa de elétrons parece não existente. Essa propriedade faz do grafeno uma matéria condensada rara que pode ser usada para estudar mecânica quântica relativística - porque as partículas sem massa devem se mover na velocidade da luz, portanto, deve ser descrita por mecânica quântica relativística, que fornece físicos teóricos com uma nova direção de pesquisa: alguns experimentos que são necessários originalmente para serem reproduzidos em pequenos participantes. Os semicondutores de diferença de energia zero são principalmente grafeno de camada única, e essa estrutura eletrônica afetará seriamente o papel das moléculas de gás em sua superfície. Comparado com a grafite a granel, a função do grafeno de camada única para melhorar a atividade da reação da superfície é mostrada pelos resultados das reações de hidrogenação e oxidação do grafeno, indicando que a estrutura eletrônica do grafeno pode modular a atividade da superfície.

3. Além disso, a estrutura eletrônica do grafeno pode ser alterada correspondentemente pela indução da adsorção da molécula de gás, o que não apenas altera a concentração de portadores, mas também pode ser dopada com grafenos diferentes. O grafeno do sensor pode ser transformado em um sensor químico. Esse processo é concluído principalmente pelo desempenho da adsorção de superfície do grafeno. De acordo com a pesquisa de alguns estudiosos, a sensibilidade dos detectores químicos de grafeno pode ser comparada com o limite de detecção de molécula única. A estrutura bidimensional exclusiva do grafeno o torna muito sensível ao ambiente circundante. O grafeno é um material ideal para biossensores eletroquímicos. Os sensores feitos de grafeno têm boa sensibilidade para detectar dopamina e glicose na medicina. O grafeno do transistor pode ser usado para fabricar transistores. Devido à alta estabilidade da estrutura do grafeno, esse tipo de transistor ainda pode funcionar de forma estável na escala de um único átomo.

4. Por outro lado, os atuais transistores baseados em silício perderão sua estabilidade na escala de cerca de 10 nanômetros; A velocidade de reação ultra-rápida dos elétrons no grafeno para o campo externo faz com que os transistores feitos dele possam atingir uma frequência operacional muito alta. Por exemplo, a IBM anunciou em fevereiro de 2010 que aumentaria a frequência operacional de transistores de grafeno para 100 GHz, o que excede o dos transistores de silício do mesmo tamanho. Exibir flexível A tela dobrável atraiu muita atenção no show de eletrônicos de consumo, e tornou -se a tendência do desenvolvimento de telas de exibição flexíveis para exibições de dispositivos móveis no futuro.

5. O futuro mercado de exibição flexível é amplo e a perspectiva de grafeno como material básico também é promissor. Pesquisadores sul -coreanos produziram pela primeira vez uma exibição transparente flexível composta por múltiplas camadas de grafeno e um substrato da folha de poliéster de fibra de vidro. Pesquisadores da Samsung da Coréia do Sul e da Universidade Sungkyunkwan fabricaram um pedaço de grafeno puro do tamanho de uma TV em uma placa de poliéster de fibra de vidro transparente flexível de 63 cm de largura. Eles disseram que este é de longe o maior bloco de grafeno "em massa". Posteriormente, eles usaram o bloco de grafeno para criar uma tela de toque flexível.

6. Os pesquisadores disseram que, em teoria, as pessoas podem enrolar seus smartphones e prendê -los atrás dos ouvidos como um lápis. Novas baterias de energia novas baterias de energia também são uma área importante do uso comercial mais antigo do grafeno. O Instituto de Tecnologia de Massachusetts nos Estados Unidos desenvolveu com sucesso painéis fotovoltaicos flexíveis com nano-casacos de grafeno na superfície, o que pode reduzir bastante o custo da fabricação de células solares transparentes e deformáveis. Essas baterias podem ser usadas em óculos de visão noturna, câmeras e outras pequenas câmeras digitais. Aplicação no dispositivo. Além disso, a pesquisa bem -sucedida e o desenvolvimento de Super Baterias de grafeno também resolveu os problemas de capacidade insuficiente e tempo de carregamento longo de novas baterias de veículos energéticos, acelerando bastante o desenvolvimento da nova indústria de baterias de energia.

7. Esta série de resultados de pesquisa abriu caminho para a aplicação de grafeno na nova indústria de baterias de energia. Os filtros de grafeno de dessalinização são usados ​​mais do que outras tecnologias de dessalinização. Depois que o filme de óxido de grafeno no ambiente aquático está em contato próximo com a água, um canal com uma largura de cerca de 0,9 nanômetros pode ser formado e íons ou moléculas menores do que esse tamanho podem passar rapidamente. O tamanho dos canais capilares no filme de grafeno é mais compactado por meios mecânicos, e o tamanho dos poros é controlado, o que pode filtrar com eficiência o sal na água do mar. O material de material de armazenamento de hidrogênio tem as vantagens de peso leve, alta estabilidade química e alta área de superfície específica, tornando -o o melhor candidato a materiais de armazenamento de hidrogênio. Devido às características de alta condutividade, alta resistência, ultra light e fino em aeroespacial, as vantagens de aplicação do grafeno na indústria aeroespacial e militar também são extremamente proeminentes.

8. Em 2014, a NASA nos Estados Unidos desenvolveu um sensor de grafeno usado no campo aeroespacial, que pode detectar elementos de rastreamento na atmosfera de alta altitude da Terra e defeitos estruturais na nave espacial. O grafeno também desempenhará um papel mais importante em possíveis aplicações, como materiais de aeronaves ultraleves. O elemento fotossensível é um novo tipo de elemento fotossensível usando grafeno como material do elemento fotossensível. Por meio de uma estrutura especial, espera -se aumentar a capacidade fotossensível em milhares de vezes em comparação com o CMOS ou CCD existente, e o consumo de energia é de apenas 10% do original. Pode ser usado no campo de monitores e imagens de satélite e pode ser usado em câmeras, smartphones, etc. Materiais compostos Materiais compostos à base de grafeno são uma direção importante de pesquisa no campo de aplicações de grafeno. Eles demonstraram excelente desempenho nos campos de armazenamento de energia, dispositivos de cristal líquido, dispositivos eletrônicos, materiais biológicos, materiais de detecção e portadores de catalisador e têm uma ampla gama de perspectivas de aplicação.

9. Atualmente, a pesquisa de compósitos de grafeno se concentra principalmente em compósitos de polímero de grafeno e nanocompósitos inorgânicos à base de grafeno. Com o aprofundamento da pesquisa de grafeno, a aplicação de reforços de grafeno em compósitos baseados em metais a granel as pessoas estão prestando cada vez mais atenção. Compósitos poliméricos multifuncionais e materiais de cerâmica porosa de alta resistência feitos de grafeno aprimoram muitas propriedades especiais de materiais compósitos. O biografeno é usado para acelerar a diferenciação osteogênica das células -tronco mesenquimais da medula óssea humana e também é usado para fazer biossensores de grafeno epitaxial no carboneto de silício. Ao mesmo tempo, o grafeno pode ser usado como um eletrodo de interface nervoso sem alterar ou destruir propriedades, como resistência ao sinal ou formação de tecido cicatricial. Devido à sua flexibilidade, biocompatibilidade e condutividade, os eletrodos de grafeno são muito mais estáveis ​​in vivo do que os eletrodos de tungstênio ou silício. O óxido de grafeno é muito eficaz para inibir o crescimento de E. coli sem prejudicar as células humanas.