1. S postopnim prebojem množične proizvodnje in težavami z velikimi velikostmi se hitrost industrijske uporabe grafena pospešuje. Na podlagi obstoječih rezultatov raziskav bodo prve komercialne aplikacije morda mobilne naprave, vesoljska letalstvo in nova energija. Polje baterije. Temeljne raziskave Grafen ima poseben pomen za temeljne raziskave v fiziki. Omogoča nekatere kvantne učinke, ki jih je mogoče dokazati le teoretično, preden jih je mogoče preveriti s poskusi.
2. V dvodimenzionalnem grafenu se zdi, da masa elektronov ne obstaja. Zaradi te lastnosti je grafen redka kondenzirana snov, ki jo je mogoče uporabiti za preučevanje relativistične kvantne mehanike – ker se brezmasni delci gibljejo s svetlobno hitrostjo. Zato ga je treba opisati z relativistično kvantno mehaniko, ki teoretičnim fizikom ponuja novo raziskovalno smer: nekaj poskuse, ki jih je bilo prvotno treba izvesti v ogromnih pospeševalnikih delcev, je mogoče izvesti z grafenom v majhnih laboratorijih. Polprevodniki z ničelno energijsko vrzeljo so večinoma enoslojni grafen in ta elektronska struktura bo resno vplivala na vlogo plinskih molekul na njegovi površini. V primerjavi z masivnim grafitom je funkcija enoslojnega grafena za povečanje aktivnosti površinske reakcije prikazana z rezultati reakcij hidrogeniranja in oksidacije grafena, kar kaže, da lahko elektronska struktura grafena modulira površinsko aktivnost.
3. Poleg tega je mogoče elektronsko strukturo grafena ustrezno spremeniti z indukcijo adsorpcije molekule plina, ki ne samo spremeni koncentracijo nosilcev, ampak se lahko tudi dopira z različnimi grafeni. Senzor grafen lahko naredimo v kemični senzor. Ta proces se v glavnem zaključi z zmogljivostjo površinske adsorpcije grafena. Glede na raziskave nekaterih učenjakov lahko občutljivost grafenskih kemičnih detektorjev primerjamo z mejo detekcije posamezne molekule. Zaradi svoje edinstvene dvodimenzionalne strukture je grafen zelo občutljiv na okoliško okolje. Grafen je idealen material za elektrokemične biosenzorje. Senzorji iz grafena imajo dobro občutljivost za zaznavanje dopamina in glukoze v medicini. Tranzistorski grafen se lahko uporablja za izdelavo tranzistorjev. Zaradi visoke stabilnosti strukture grafena lahko ta vrsta tranzistorja še vedno stabilno deluje na lestvici enega atoma.
4. V nasprotju s tem bodo trenutni tranzistorji na osnovi silicija izgubili svojo stabilnost na lestvici približno 10 nanometrov; izjemno hitra reakcijska hitrost elektronov v grafenu na zunanje polje omogoča, da lahko tranzistorji iz grafena dosežejo zelo visoko delovno frekvenco. Na primer, IBM je februarja 2010 napovedal, da bo povečal delovno frekvenco grafenskih tranzistorjev na 100 GHz, kar presega frekvenco silicijevih tranzistorjev enake velikosti. Prilagodljiv zaslon Upogibni zaslon je pritegnil veliko pozornosti na sejmu zabavne elektronike in postal trend razvoja upogljivih zaslonov za zaslone mobilnih naprav v prihodnosti.
5. Prihodnji trg prilagodljivih zaslonov je širok in obetavna je tudi možnost grafena kot osnovnega materiala. Južnokorejski raziskovalci so prvič izdelali upogljiv prozoren zaslon, sestavljen iz več plasti grafena in podlage iz steklenih vlaken iz poliestra. Raziskovalci iz južnokorejskega Samsunga in univerze Sungkyunkwan so izdelali kos čistega grafena v velikosti televizorja na 63 cm široki prožni prozorni poliestrski plošči iz steklenih vlaken. Rekli so, da je to daleč največji "bulk" grafenski blok. Kasneje so uporabili grafenski blok za ustvarjanje prilagodljivega zaslona na dotik.
6. Raziskovalci so povedali, da lahko teoretično ljudje zvijejo svoje pametne telefone in si jih pripnejo za ušesa kot svinčnik. Nove energetske baterije Nove energetske baterije so tudi pomembno področje prve komercialne uporabe grafena. Tehnološki inštitut Massachusetts v ZDA je uspešno razvil fleksibilne fotonapetostne panele z grafenskimi nanoprevlekami na površini, ki lahko močno znižajo stroške izdelave prozornih in deformabilnih sončnih celic. Takšne baterije se lahko uporabljajo v očalih za nočno opazovanje, fotoaparatih in drugih majhnih digitalnih fotoaparatih. Aplikacija v napravi. Poleg tega so uspešne raziskave in razvoj grafenskih super baterij rešile tudi težave nezadostne zmogljivosti in dolgega časa polnjenja novih baterij za energetska vozila, kar je močno pospešilo razvoj industrije novih energetskih baterij.
7. Ta serija rezultatov raziskav je utrla pot za uporabo grafena v industriji novih energetskih baterij. Grafenski filtri za razsoljevanje se uporabljajo bolj kot druge tehnologije za razsoljevanje. Ko je film grafenovega oksida v vodnem okolju v tesnem stiku z vodo, se lahko oblikuje kanal s širino približno 0,9 nanometra in ioni ali molekule, manjše od te velikosti, lahko hitro prehajajo skozi. Velikost kapilarnih kanalov v grafenskem filmu je dodatno stisnjena z mehanskimi sredstvi, velikost por pa je nadzorovana, kar lahko učinkovito filtrira sol v morski vodi. Material za shranjevanje vodika grafen ima prednosti majhne teže, visoke kemične stabilnosti in visoke specifične površine, zaradi česar je najboljši kandidat za materiale za shranjevanje vodika. Zaradi značilnosti visoke prevodnosti, visoke trdnosti, ultra lahkega in tankega v vesolju so tudi prednosti uporabe grafena v vesoljski in vojaški industriji izjemno pomembne.
8. Leta 2014 je NASA v Združenih državah razvila grafenski senzor, ki se uporablja v vesoljskem področju in lahko zazna elemente v sledovih v zemeljski atmosferi na visoki nadmorski višini in strukturne napake na vesoljskih plovilih. Grafen bo imel pomembnejšo vlogo tudi pri potencialnih aplikacijah, kot so materiali za ultralahka letala. Fotosenzibilni element je nova vrsta fotosenzitivnega elementa, ki uporablja grafen kot material fotosenzitivnega elementa. S posebno strukturo naj bi večtisočkratno povečal fotosenzitivnost v primerjavi z obstoječim CMOS ali CCD, poraba energije pa je le 10 % prvotne. Uporablja se lahko na področju monitorjev in satelitskega slikanja ter se lahko uporablja v fotoaparatih, pametnih telefonih itd. Kompozitni materiali Kompozitni materiali na osnovi grafena so pomembna raziskovalna usmeritev na področju uporabe grafena. Dokazali so odlično zmogljivost na področju shranjevanja energije, naprav s tekočimi kristali, elektronskih naprav, bioloških materialov, materialov za zaznavanje in nosilcev katalizatorjev ter imajo široko paleto možnosti uporabe.
9. Trenutno se raziskave grafenskih kompozitov osredotočajo predvsem na polimerne kompozite grafena in anorganske nanokompozite na osnovi grafena. S poglabljanjem raziskav grafena ljudje namenjajo vedno več pozornosti uporabi grafenskih ojačitev v kompozitih na osnovi kovin. Večnamenski polimerni kompoziti in visokotrdni porozni keramični materiali iz grafena povečujejo številne posebne lastnosti kompozitnih materialov. Biographene se uporablja za pospeševanje osteogene diferenciacije mezenhimskih matičnih celic človeškega kostnega mozga, uporablja pa se tudi za izdelavo biosenzorjev epitaksialnega grafena na silicijevem karbidu. Hkrati se lahko grafen uporablja kot elektroda živčnega vmesnika, ne da bi spremenil ali uničil lastnosti, kot sta moč signala ali tvorba brazgotin. Zaradi svoje prožnosti, biokompatibilnosti in prevodnosti so grafenske elektrode veliko bolj stabilne in vivo kot elektrode iz volframa ali silicija. Grafenov oksid je zelo učinkovit pri zaviranju rasti E. coli, ne da bi poškodoval človeške celice.
Čas objave: 6. nov. 2021