1. Med det gradvisa genombrottet av massproduktion och stora problem, accelererar takten för industriell tillämpning av grafen. Baserat på befintliga forskningsresultat kan de första kommersiella tillämpningarna vara mobila enheter, flyg och ny energi. Batterifält. Grundforskning Grafen har en särskild betydelse för grundforskning inom fysik. Det möjliggör vissa kvanteffekter som bara kan demonstreras teoretiskt innan kan verifieras genom experiment.
2. I tvådimensionell grafen verkar massan av elektroner vara obefintlig. Denna egenskap gör grafen till en sällsynt kondenserad materia som kan användas för att studera relativistisk kvantmekanik – eftersom masslösa partiklar måste röra sig med ljusets hastighet. Därför måste det beskrivas av relativistisk kvantmekanik, vilket ger teoretiska fysiker en ny forskningsriktning: vissa experiment som ursprungligen behövde utföras i gigantiska partikelacceleratorer kan utföras med grafen i små laboratorier. Nollenergigaphalvledare är huvudsakligen enskiktsgrafen, och denna elektroniska struktur kommer allvarligt att påverka gasmolekylernas roll på dess yta. Jämfört med bulkgrafit, visas funktionen hos enskiktsgrafen för att förbättra ytreaktionsaktiviteten av resultaten av grafenhydrerings- och oxidationsreaktioner, vilket indikerar att grafenens elektroniska struktur kan modulera ytaktiviteten.
3. Dessutom kan den elektroniska strukturen hos grafen ändras på motsvarande sätt genom induktion av gasmolekyladsorption, vilket inte bara ändrar koncentrationen av bärare, utan också kan dopas med olika grafener. Sensorn grafen kan göras till en kemisk sensor. Denna process fullbordas huvudsakligen av grafenens ytadsorptionsprestanda. Enligt forskning från vissa forskare kan känsligheten hos grafenkemiska detektorer jämföras med gränsen för detektion av en enda molekyl. Grafens unika tvådimensionella struktur gör den mycket känslig för den omgivande miljön. Grafen är ett idealiskt material för elektrokemiska biosensorer. Sensorer gjorda av grafen har god känslighet för att detektera dopamin och glukos inom medicin. Transistorgrafen kan användas för att göra transistorer. På grund av den höga stabiliteten hos grafenstrukturen kan denna typ av transistorer fortfarande fungera stabilt i skalan av en enda atom.
4. Däremot kommer de nuvarande kiselbaserade transistorerna att förlora sin stabilitet på en skala av cirka 10 nanometer; den ultrasnabba reaktionshastigheten för elektroner i grafenet till det yttre fältet gör att transistorerna som är gjorda av det kan nå mycket hög arbetsfrekvens. Till exempel meddelade IBM i februari 2010 att man skulle öka driftfrekvensen för grafentransistorer till 100 GHz, vilket överstiger den för kiseltransistorer av samma storlek. Flexibel display Den böjbara skärmen väckte stor uppmärksamhet på Consumer Electronics Show, och det har blivit trenden för utvecklingen av flexibla displayskärmar för mobila enheters displayer i framtiden.
5. Den framtida marknaden för flexibel display är bred, och utsikterna för grafen som grundmaterial är också lovande. Sydkoreanska forskare har för första gången producerat en flexibel transparent display som består av flera lager grafen och ett substrat av glasfiberpolyester. Forskare från Sydkoreas Samsung och Sungkyunkwan University har tillverkat en bit ren grafen i storleken av en TV på en 63 cm bred flexibel transparent glasfiberpolyesterskiva. De sa att detta är det överlägset största "bulk" grafenblocket. Därefter använde de grafenblocket för att skapa en flexibel pekskärm.
6. Forskarna sa att i teorin kan människor rulla ihop sina smartphones och nåla fast dem bakom öronen som en penna. Nya energibatterier Nya energibatterier är också ett viktigt område för grafens tidigaste kommersiella användning. Massachusetts Institute of Technology i USA har framgångsrikt utvecklat flexibla solcellspaneler med grafen nano-beläggningar på ytan, vilket avsevärt kan minska kostnaderna för att tillverka transparenta och deformerbara solceller. Sådana batterier kan användas i mörkerseendeglasögon, kameror och andra små digitalkameror. Applikation i enheten. Dessutom har den framgångsrika forskningen och utvecklingen av grafen superbatterier också löst problemen med otillräcklig kapacitet och lång laddningstid för nya energifordonsbatterier, vilket kraftigt påskyndar utvecklingen av den nya energibatteriindustrin.
7. Denna serie av forskningsresultat banade väg för tillämpningen av grafen i den nya energibatteriindustrin. Avsaltningsgrafenfilter används mer än andra avsaltningstekniker. Efter att grafenoxidfilmen i vattenmiljön är i nära kontakt med vatten kan en kanal med en bredd på cirka 0,9 nanometer bildas och joner eller molekyler mindre än denna storlek kan passera snabbt. Storleken på kapillärkanalerna i grafenfilmen komprimeras ytterligare med mekaniska medel, och porstorleken kontrolleras, vilket effektivt kan filtrera saltet i havsvattnet. Vätelagringsmaterialet grafen har fördelarna med låg vikt, hög kemisk stabilitet och hög specifik yta, vilket gör det till den bästa kandidaten för vätelagringsmaterial. På grund av egenskaperna med hög ledningsförmåga, hög hållfasthet, ultralätt och tunn inom flyg- och rymdindustrin, är tillämpningsfördelarna med grafen i flyg- och militärindustrin också extremt framträdande.
8. Under 2014 utvecklade NASA i USA en grafensensor som används inom flyg- och rymdområdet, som kan upptäcka spårämnen i jordens atmosfär på hög höjd och strukturella defekter på rymdfarkoster. Grafen kommer också att spela en viktigare roll i potentiella applikationer som ultralätta flygplansmaterial. Det ljuskänsliga elementet är en ny typ av ljuskänsligt element som använder grafen som material för det ljuskänsliga elementet. Genom en speciell struktur förväntas den öka den ljuskänsliga förmågan tusentals gånger jämfört med befintlig CMOS eller CCD, och energiförbrukningen är bara 10% av originalet. Det kan användas inom bildskärmar och satellitbilder, och kan användas i kameror, smarta telefoner etc. Kompositmaterial Grafenbaserade kompositmaterial är en viktig forskningsinriktning inom området grafentillämpningar. De har visat utmärkta prestanda inom områdena energilagring, flytande kristallenheter, elektroniska enheter, biologiska material, avkänningsmaterial och katalysatorbärare, och har ett brett utbud av tillämpningsmöjligheter.
9. För närvarande fokuserar forskningen på grafenkompositer främst på grafenpolymerkompositer och grafenbaserade oorganiska nanokompositer. Med fördjupningen av grafenforskningen, appliceringen av grafenförstärkningar i bulkmetallbaserade kompositer Människor uppmärksammas mer och mer. Multifunktionella polymerkompositer och höghållfasta porösa keramiska material gjorda av grafen förstärker många speciella egenskaper hos kompositmaterial. Biografen används för att påskynda den osteogena differentieringen av mänskliga benmärgsmesenkymala stamceller, och det används också för att göra biosensorer av epitaxiell grafen på kiselkarbid. Samtidigt kan grafen användas som en nervgränssnittselektrod utan att ändra eller förstöra egenskaper som signalstyrka eller ärrvävnadsbildning. På grund av sin flexibilitet, biokompatibilitet och konduktivitet är grafenelektroder mycket mer stabila in vivo än elektroder av volfram eller kisel. Grafenoxid är mycket effektivt för att hämma tillväxten av E. coli utan att skada mänskliga celler.
Posttid: 2021-nov-06