1. З поступовим проривом масового виробництва та проблемами великого розміру темпи промислового застосування графену прискорюються. Виходячи з наявних результатів досліджень, першими комерційними застосуваннями можуть бути мобільні пристрої, космонавтика та нова енергія. Поле батареї. Фундаментальні дослідження Графен має особливе значення для фундаментальних досліджень у фізиці. Це забезпечує деякі квантові ефекти, які можна продемонструвати лише теоретично, перш ніж можна буде перевірити за допомогою експериментів.
2. У двовимірному графені маси електронів ніби немає. Ця властивість робить графен рідкісною конденсованою речовиною, яку можна використовувати для вивчення релятивістської квантової механіки, оскільки безмасові частинки повинні рухатися зі швидкістю світла. Тому він має бути описаний релятивістською квантовою механікою, яка надає фізикам-теоретикам новий напрямок досліджень: Експерименти, які спочатку потрібно було проводити в гігантських прискорювачах частинок, можна проводити з графеном у невеликих лабораторіях. Напівпровідники з нульовою енергетичною щілиною - це переважно одношаровий графен, і ця електронна структура серйозно вплине на роль молекул газу на його поверхні. Порівняно з об’ємним графітом функція одношарового графену для підвищення активності поверхневої реакції показана результатами реакцій гідрування та окислення графену, що вказує на те, що електронна структура графену може модулювати поверхневу активність.
3. Крім того, електронну структуру графену можна відповідно змінити шляхом індукції адсорбції молекул газу, яка не тільки змінює концентрацію носіїв, але також може бути легована різними графенами. Датчик графену можна перетворити на хімічний сенсор. Цей процес в основному завершується поверхневою адсорбцією графену. Згідно з дослідженнями деяких вчених, чутливість графенових хімічних детекторів можна порівняти з межею виявлення однієї молекули. Унікальна двовимірна структура графену робить його дуже чутливим до навколишнього середовища. Графен є ідеальним матеріалом для електрохімічних біосенсорів. Сенсори з графену мають хорошу чутливість для визначення дофаміну та глюкози в медицині. Транзисторний графен можна використовувати для виготовлення транзисторів. Завдяки високій стабільності графенової структури цей тип транзистора все ще може стабільно працювати в масштабі одного атома.
4. Навпаки, нинішні транзистори на основі кремнію втратять свою стабільність на масштабі приблизно 10 нанометрів; надшвидка швидкість реакції електронів у графені на зовнішнє поле дозволяє виготовленим із нього транзисторам досягати дуже високої робочої частоти. Наприклад, у лютому 2010 року IBM оголосила, що збільшить робочу частоту графенових транзисторів до 100 ГГц, що перевищує робочу частоту кремнієвих транзисторів того ж розміру. Гнучкий дисплей Гнучкий екран привернув велику увагу на Consumer Electronics Show, і це стало тенденцією розвитку гнучких екранів для дисплеїв мобільних пристроїв у майбутньому.
5. Майбутній ринок гнучких дисплеїв широкий, і перспектива графену як основного матеріалу також багатообіцяюча. Південнокорейські дослідники вперше створили гнучкий прозорий дисплей, що складається з кількох шарів графену та скловолоконної поліефірної підкладки. Дослідники з південнокорейського Samsung і університету Sungkyunkwan виготовили шматок чистого графену розміром з телевізор на гнучкій прозорій скловолоконній поліефірній дошці шириною 63 см. Вони сказали, що на сьогоднішній день це найбільший «об’ємний» графеновий блок. Згодом вони використали графеновий блок для створення гнучкого сенсорного екрану.
6. Дослідники сказали, що теоретично люди можуть згорнути свої смартфони та закріпити їх за вухами, як олівець. Акумулятори нової енергії Акумулятори нової енергії також є важливою сферою самого раннього комерційного використання графену. Массачусетський технологічний інститут у США успішно розробив гнучкі фотоелектричні панелі з графеновими нанопокриттями на поверхні, які можуть значно знизити витрати на виробництво прозорих і деформованих сонячних елементів. Такі батареї можна використовувати в окулярах нічного бачення, камерах та інших невеликих цифрових камерах. Застосування в пристрої. Крім того, успішне дослідження та розробка графенових супербатарей також вирішило проблеми недостатньої ємності та тривалого часу зарядки акумуляторів нових транспортних засобів, що значно прискорило розвиток індустрії акумуляторів нової енергії.
7. Ця серія результатів досліджень проклала шлях для застосування графену в новій індустрії акумуляторів. Опріснювальні графенові фільтри використовуються більше, ніж інші технології опріснення. Після того, як плівка оксиду графену у водному середовищі знаходиться в тісному контакті з водою, може утворитися канал шириною близько 0,9 нанометрів, і іони або молекули, менші за цей розмір, можуть швидко проходити через нього. Розмір капілярних каналів у графеновій плівці додатково стискається механічними засобами, а розмір пор контролюється, що може ефективно фільтрувати сіль у морській воді. Матеріал для накопичення водню графен має такі переваги, як легка вага, висока хімічна стабільність і висока питома поверхня, що робить його найкращим кандидатом для матеріалів для зберігання водню. Завдяки характеристикам високої провідності, високої міцності, надлегкості та тонкості в аерокосмічній галузі, переваги застосування графену в аерокосмічній та військовій промисловості також надзвичайно помітні.
8. У 2014 році NASA у Сполучених Штатах розробило графеновий датчик, який використовується в аерокосмічній галузі, який може виявляти мікроелементи в висотній атмосфері землі та структурні дефекти на космічних кораблях. Графен також відіграватиме більш важливу роль у потенційних застосуваннях, таких як надлегкі авіаційні матеріали. Світлочутливий елемент — це новий тип фоточутливого елемента, який використовує графен як матеріал фоточутливого елемента. Завдяки спеціальній структурі очікується збільшення фоточутливої здатності в тисячі разів порівняно з існуючими CMOS або CCD, а споживання енергії становить лише 10% від початкового. Його можна використовувати в області моніторів і супутникових зображень, а також у камерах, смартфонах тощо. Композитні матеріали Композитні матеріали на основі графену є важливим напрямком досліджень у галузі застосування графену. Вони продемонстрували чудову продуктивність у сферах зберігання енергії, рідкокристалічних пристроїв, електронних пристроїв, біологічних матеріалів, сенсорних матеріалів і носіїв каталізаторів, і мають широкий спектр перспектив застосування.
9. Наразі дослідження графенових композитів зосереджені в основному на графенових полімерних композитах і неорганічних нанокомпозитах на основі графену. З поглибленням досліджень графену все більше уваги приділяється застосуванню графенового зміцнення в композитах на основі металу. Багатофункціональні полімерні композити та високоміцні пористі керамічні матеріали з графену підсилюють багато особливих властивостей композитних матеріалів. Біографен використовується для прискорення остеогенної диференціації мезенхімальних стовбурових клітин кісткового мозку людини, а також для виготовлення біосенсорів з епітаксійного графену на карбіді кремнію. У той же час графен можна використовувати як електрод нервового інтерфейсу без зміни або руйнування таких властивостей, як сила сигналу або утворення рубцевої тканини. Завдяки своїй гнучкості, біосумісності та провідності графенові електроди набагато стабільніші in vivo, ніж електроди з вольфраму або кремнію. Оксид графену дуже ефективно пригнічує ріст E. coli, не завдаючи шкоди клітинам людини.
Час публікації: 06 листопада 2021 р