Ứng dụng của graphene

1. Với sự đột phá dần dần của sản xuất hàng loạt và các vấn đề kích thước lớn, tốc độ ứng dụng graphene trong công nghiệp đang tăng nhanh. Dựa trên kết quả nghiên cứu hiện có, các ứng dụng thương mại đầu tiên có thể là thiết bị di động, hàng không vũ trụ và năng lượng mới. Lĩnh vực pin. Nghiên cứu cơ bản Graphene có ý nghĩa đặc biệt đối với nghiên cứu cơ bản trong vật lý. Nó cho phép một số hiệu ứng lượng tử chỉ có thể được chứng minh trên lý thuyết trước khi có thể được xác minh thông qua các thí nghiệm.

2. Trong graphene hai chiều, khối lượng electron dường như không tồn tại. Đặc tính này làm cho graphene trở thành một chất cô đặc hiếm có có thể được sử dụng để nghiên cứu cơ học lượng tử tương đối tính – bởi vì các hạt không có khối lượng phải chuyển động với tốc độ ánh sáng. Do đó, nó phải được mô tả bằng cơ học lượng tử tương đối tính, cơ học này cung cấp cho các nhà vật lý lý thuyết một hướng nghiên cứu mới: một số các thí nghiệm ban đầu cần được thực hiện trong các máy gia tốc hạt khổng lồ có thể được thực hiện với graphene trong các phòng thí nghiệm nhỏ. Chất bán dẫn có khoảng cách năng lượng bằng không chủ yếu là graphene một lớp và cấu trúc điện tử này sẽ ảnh hưởng nghiêm trọng đến vai trò của các phân tử khí trên bề mặt của nó. So với than chì số lượng lớn, chức năng của graphene một lớp để tăng cường hoạt động phản ứng bề mặt được thể hiện qua kết quả của phản ứng hydro hóa và oxy hóa graphene, cho thấy cấu trúc điện tử của graphene có thể điều chỉnh hoạt động bề mặt.

3. Ngoài ra, cấu trúc điện tử của graphene có thể được thay đổi tương ứng bằng cách tạo ra sự hấp phụ của phân tử khí, điều này không chỉ làm thay đổi nồng độ chất mang mà còn có thể được pha tạp với các graphene khác nhau. Cảm biến graphene có thể được chế tạo thành cảm biến hóa học. Quá trình này chủ yếu được hoàn thành nhờ hiệu suất hấp phụ bề mặt của graphene. Theo nghiên cứu của một số học giả, độ nhạy của máy dò hóa học graphene có thể được so sánh với giới hạn phát hiện phân tử đơn lẻ. Cấu trúc hai chiều độc đáo của Graphene khiến nó rất nhạy cảm với môi trường xung quanh. Graphene là vật liệu lý tưởng cho cảm biến sinh học điện hóa. Cảm biến làm từ graphene có độ nhạy tốt để phát hiện dopamine và glucose trong y học. Transitor graphene có thể được sử dụng để chế tạo bóng bán dẫn. Do cấu trúc graphene có độ ổn định cao nên loại bóng bán dẫn này vẫn có thể hoạt động ổn định ở quy mô một nguyên tử.

4. Ngược lại, các bóng bán dẫn dựa trên silicon hiện tại sẽ mất độ ổn định ở quy mô khoảng 10 nanomet; Tốc độ phản ứng cực nhanh của các electron trong graphene với trường bên ngoài khiến cho các bóng bán dẫn làm từ nó có thể đạt tần số hoạt động rất cao. Ví dụ, IBM công bố vào tháng 2 năm 2010 rằng họ sẽ tăng tần số hoạt động của các bóng bán dẫn graphene lên 100 GHz, vượt xa tần số hoạt động của các bóng bán dẫn silicon có cùng kích thước. Màn hình dẻo Màn hình uốn cong đã thu hút nhiều sự chú ý tại Triển lãm Điện tử Tiêu dùng và nó đã trở thành xu hướng phát triển màn hình dẻo cho màn hình thiết bị di động trong tương lai.

5. Thị trường màn hình linh hoạt trong tương lai rất rộng và triển vọng sử dụng graphene làm vật liệu cơ bản cũng đầy hứa hẹn. Các nhà nghiên cứu Hàn Quốc lần đầu tiên đã sản xuất được một màn hình trong suốt linh hoạt bao gồm nhiều lớp graphene và chất nền tấm polyester sợi thủy tinh. Các nhà nghiên cứu từ Đại học Samsung và Sungkyunkwan của Hàn Quốc đã chế tạo được một miếng graphene nguyên chất có kích thước bằng một chiếc TV trên một tấm polyester sợi thủy tinh trong suốt dẻo rộng 63 cm. Họ cho biết đây là khối graphene “khối lượng lớn” lớn nhất cho đến nay. Sau đó, họ sử dụng khối graphene để tạo ra màn hình cảm ứng linh hoạt.

6. Các nhà nghiên cứu cho biết, về mặt lý thuyết, mọi người có thể cuộn điện thoại thông minh của mình lại và ghim chúng ra sau tai giống như một chiếc bút chì. Pin năng lượng mới Pin năng lượng mới cũng là một lĩnh vực quan trọng được sử dụng thương mại sớm nhất của graphene. Viện Công nghệ Massachusetts ở Hoa Kỳ đã phát triển thành công các tấm quang điện linh hoạt với lớp phủ nano graphene trên bề mặt, có thể giảm đáng kể chi phí sản xuất pin mặt trời trong suốt và có thể biến dạng. Những loại pin như vậy có thể được sử dụng trong kính nhìn đêm, máy ảnh và các máy ảnh kỹ thuật số nhỏ khác. Ứng dụng trong thiết bị. Ngoài ra, việc nghiên cứu và phát triển thành công siêu pin graphene cũng đã giải quyết được vấn đề không đủ dung lượng và thời gian sạc lâu của pin xe năng lượng mới, thúc đẩy đáng kể sự phát triển của ngành công nghiệp pin năng lượng mới.

7. Chuỗi kết quả nghiên cứu này đã mở đường cho việc ứng dụng graphene trong ngành công nghiệp pin năng lượng mới. Bộ lọc graphene khử muối được sử dụng nhiều hơn các công nghệ khử muối khác. Sau khi màng graphene oxit trong môi trường nước tiếp xúc gần với nước, một kênh có chiều rộng khoảng 0,9 nanomet có thể được hình thành và các ion hoặc phân tử nhỏ hơn kích thước này có thể đi qua nhanh chóng. Kích thước của các kênh mao dẫn trong màng graphene được nén thêm bằng phương tiện cơ học và kích thước lỗ được kiểm soát, có thể lọc muối trong nước biển một cách hiệu quả. Vật liệu lưu trữ hydro graphene có ưu điểm là trọng lượng nhẹ, độ ổn định hóa học cao và diện tích bề mặt riêng cao, khiến nó trở thành ứng cử viên tốt nhất cho vật liệu lưu trữ hydro. Do đặc tính dẫn điện cao, độ bền cao, siêu nhẹ và mỏng trong ngành hàng không vũ trụ nên ưu điểm ứng dụng của graphene trong ngành hàng không vũ trụ và quân sự cũng cực kỳ nổi bật.

8. Năm 2014, NASA ở Hoa Kỳ đã phát triển một cảm biến graphene dùng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ, có thể phát hiện các nguyên tố vi lượng trong bầu khí quyển ở độ cao lớn của trái đất và các khiếm khuyết cấu trúc trên tàu vũ trụ. Graphene cũng sẽ đóng vai trò quan trọng hơn trong các ứng dụng tiềm năng như vật liệu máy bay siêu nhẹ. Phần tử cảm quang là một loại phần tử cảm quang mới sử dụng graphene làm vật liệu của phần tử cảm quang. Thông qua cấu trúc đặc biệt, nó dự kiến ​​​​sẽ tăng khả năng cảm quang lên hàng nghìn lần so với CMOS hoặc CCD hiện có và mức tiêu thụ năng lượng chỉ bằng 10% so với ban đầu. Nó có thể được sử dụng trong lĩnh vực màn hình và hình ảnh vệ tinh, và có thể được sử dụng trong máy ảnh, điện thoại thông minh, v.v. Vật liệu composite Vật liệu composite dựa trên graphene là một hướng nghiên cứu quan trọng trong lĩnh vực ứng dụng graphene. Chúng đã chứng tỏ hiệu suất xuất sắc trong các lĩnh vực lưu trữ năng lượng, thiết bị tinh thể lỏng, thiết bị điện tử, vật liệu sinh học, vật liệu cảm biến và chất mang xúc tác, đồng thời có nhiều triển vọng Ứng dụng.

9. Hiện nay, nghiên cứu về vật liệu tổng hợp graphene chủ yếu tập trung vào vật liệu tổng hợp polyme graphene và vật liệu nano vô cơ dựa trên graphene. Với việc nghiên cứu về graphene ngày càng sâu rộng, việc ứng dụng chất gia cố graphene trong vật liệu tổng hợp dựa trên kim loại số lượng lớn Mọi người ngày càng chú ý hơn. Vật liệu tổng hợp polymer đa chức năng và vật liệu gốm xốp cường độ cao làm từ graphene tăng cường nhiều tính chất đặc biệt của vật liệu composite. Biographene được sử dụng để đẩy nhanh quá trình biệt hóa tạo xương của tế bào gốc trung mô tủy xương của con người và nó cũng được sử dụng để tạo ra các cảm biến sinh học của graphene epiticular trên silicon cacbua. Đồng thời, graphene có thể được sử dụng làm điện cực giao diện thần kinh mà không làm thay đổi hay phá hủy các đặc tính như cường độ tín hiệu hay hình thành mô sẹo. Do tính linh hoạt, khả năng tương thích sinh học và độ dẫn điện, điện cực graphene trong cơ thể ổn định hơn nhiều so với điện cực vonfram hoặc silicon. Graphene oxit rất hiệu quả trong việc ức chế sự phát triển của E. coli mà không gây hại cho tế bào người.