Grafeenin käyttö

1. Massatuotannon ja suurikokoisten ongelmien asteittaisen läpimurron myötä grafeenin teollinen käyttö kiihtyy.Nykyisten tutkimustulosten perusteella ensimmäiset kaupalliset sovellukset voivat olla mobiililaitteet, ilmailu ja uusi energia.Akkukenttä.Perustutkimus Grafeenilla on erityinen merkitys fysiikan perustutkimuksessa.Se mahdollistaa joitain kvanttivaikutuksia, jotka voidaan osoittaa vain teoreettisesti ennen kuin voidaan todentaa kokein.

2. Kaksiulotteisessa grafeenissa elektronien massa näyttää olevan olematon.Tämä ominaisuus tekee grafeenista harvinaisen tiivistyneen aineen, jolla voidaan tutkia relativistista kvanttimekaniikkaa – koska massattomien hiukkasten täytyy liikkua valon nopeudella. Siksi se on kuvattava relativistisella kvanttimekaniikalla, joka tarjoaa teoreettisille fyysikoille uuden tutkimussuunnan: jotkut Kokeita, jotka alun perin piti tehdä jättimäisissä hiukkaskiihdyttimissä, voidaan tehdä grafeenilla pienissä laboratorioissa.Nollaenergiaraon puolijohteet ovat pääasiassa yksikerroksisia grafeenia, ja tämä elektroninen rakenne vaikuttaa vakavasti kaasumolekyylien rooliin sen pinnalla.Verrattuna bulkkigrafiittiin, yksikerroksisen grafeenin tehtävä pintareaktioaktiivisuuden lisäämisessä näkyy grafeenin hydraus- ja hapetusreaktioiden tuloksissa, mikä osoittaa, että grafeenin elektroninen rakenne voi moduloida pinta-aktiivisuutta.

3. Lisäksi grafeenin elektronirakennetta voidaan vastaavasti muuttaa indusoimalla kaasumolekyylien adsorptiota, mikä ei ainoastaan ​​muuta kantaja-aineiden pitoisuutta, vaan se voidaan myös seostaa erilaisilla grafeeneilla.Anturigrafeenista voidaan tehdä kemiallinen anturi.Tämä prosessi täydentyy pääasiassa grafeenin pintaadsorptiokyvyllä.Joidenkin tutkijoiden tutkimusten mukaan grafeenikemiallisten ilmaisimien herkkyyttä voidaan verrata yksittäisen molekyylin havaitsemisen rajaan.Grafeenin ainutlaatuinen kaksiulotteinen rakenne tekee siitä erittäin herkän ympäröivälle ympäristölle.Grafeeni on ihanteellinen materiaali sähkökemiallisiin biosensoreihin.Grafeenista valmistetuilla antureilla on hyvä herkkyys dopamiinin ja glukoosin havaitsemiseksi lääketieteessä.Transistorigrafeenia voidaan käyttää transistorien valmistukseen.Grafeenirakenteen korkean stabiilisuuden vuoksi tämän tyyppinen transistori voi silti toimia vakaasti yhden atomin mittakaavassa.

4. Sen sijaan nykyiset piipohjaiset transistorit menettävät stabiiliutensa noin 10 nanometrin asteikolla;grafeenissa olevien elektronien ultranopea reaktionopeus ulkoiseen kenttään saa siitä tehdyt transistorit saavuttamaan erittäin korkean toimintataajuuden.Esimerkiksi IBM ilmoitti helmikuussa 2010, että se nostaa grafeenitransistorien toimintataajuuden 100 GHz:iin, mikä ylittää samankokoisten piitransistorien toimintataajuuden.Joustava näyttö Taivutettava näyttö herätti paljon huomiota Consumer Electronics Showssa, ja siitä on tullut trendi mobiililaitteiden näyttöjen joustavien näyttöjen kehittämisessä tulevaisuudessa.

5. Joustavan näytön tulevaisuuden markkinat ovat laajat, ja myös grafeenin mahdollisuus perusmateriaalina on lupaava.Etelä-Korean tutkijat ovat tuottaneet ensimmäistä kertaa joustavan läpinäkyvän näytön, joka koostuu useista grafeenikerroksista ja lasikuitupolyesterilevysubstraatista.Etelä-Korean Samsungin ja Sungkyunkwanin yliopiston tutkijat ovat valmistaneet television kokoisen palan puhdasta grafeenia 63 cm leveälle joustavalle läpinäkyvälle lasikuitupolyesterilevylle.He sanoivat, että tämä on ylivoimaisesti suurin "bulkki" grafeenilohko.Myöhemmin he käyttivät grafeenilohkoa joustavan kosketusnäytön luomiseen.

6. Tutkijat sanoivat, että teoriassa ihmiset voivat kääriä älypuhelimensa ja kiinnittää ne korviensa taakse kuin kynä.Uudet energiaakut Uudet energiaakut ovat myös tärkeä grafeenin varhaisimman kaupallisen käytön alue.Massachusetts Institute of Technology Yhdysvalloissa on menestyksekkäästi kehittänyt joustavia aurinkosähköpaneeleja, joiden pinnalla on grafeeninanopinnoite, mikä voi merkittävästi vähentää läpinäkyvien ja muotoaan muuttavien aurinkokennojen valmistuskustannuksia.Tällaisia ​​paristoja voidaan käyttää yönäkölaseissa, kameroissa ja muissa pienissä digitaalikameroissa.Sovellus laitteessa.Lisäksi onnistunut grafeenisuperakkujen tutkimus ja kehitys on ratkaissut myös uusien energiaajoneuvojen akkujen riittämättömän kapasiteetin ja pitkän latausajan ongelmat, mikä nopeuttaa huomattavasti uuden energiaakkuteollisuuden kehitystä.

7. Tämä tutkimustulossarja tasoitti tietä grafeenin sovellukselle uuden energian akkuteollisuudessa.Suolanpoistografeenisuodattimia käytetään enemmän kuin muita suolanpoistotekniikoita.Kun grafeenioksidikalvo vesiympäristössä on läheisessä kosketuksessa veden kanssa, voi muodostua noin 0,9 nanometrin leveä kanava, jonka läpi tätä kokoa pienemmät ionit tai molekyylit voivat kulkea nopeasti läpi.Grafeenikalvon kapillaarikanavien kokoa puristetaan edelleen mekaanisin keinoin ja huokoskokoa kontrolloidaan, mikä voi tehokkaasti suodattaa meriveden suolaa.Vetyvarastomateriaalin grafeenin etuna on kevyt paino, korkea kemiallinen stabiilisuus ja suuri ominaispinta-ala, mikä tekee siitä parhaan ehdokkaan vedyn varastointimateriaaleille.Korkean johtavuuden, lujuuden, ultrakevyen ja ohuen ilmailussa ominaisuuksien ansiosta grafeenin käyttöedut ilmailu- ja sotilasteollisuudessa ovat myös erittäin merkittäviä.

8. Yhdysvaltain NASA kehitti vuonna 2014 ilmailualalla käytettävän grafeenisensorin, joka pystyy havaitsemaan hivenaineita korkean maan ilmakehän ilmakehästä ja avaruusalusten rakenteellisia vikoja.Grafeenilla tulee olemaan myös tärkeämpi rooli mahdollisissa sovelluksissa, kuten ultrakevyissä lentokonemateriaaleissa.Valoherkkä elementti on uudenlainen valoherkkä elementti, joka käyttää grafeenia valoherkän elementin materiaalina.Erityisen rakenteen ansiosta sen odotetaan lisäävän valoherkkyyttä tuhansia kertoja verrattuna olemassa olevaan CMOS- tai CCD-kennoon, ja energiankulutus on vain 10 % alkuperäisestä.Sitä voidaan käyttää näyttöjen ja satelliittikuvauksen alalla, ja sitä voidaan käyttää kameroissa, älypuhelimissa jne. Komposiittimateriaalit Grafeenipohjaiset komposiittimateriaalit ovat tärkeä tutkimussuunta grafeenisovellusten alalla.He ovat osoittaneet erinomaista suorituskykyä energian varastoinnin, nestekidenäyttölaitteiden, elektronisten laitteiden, biologisten materiaalien, anturimateriaalien ja katalyyttikantajien aloilla, ja niillä on laaja valikoima sovellusmahdollisuuksia.

9. Tällä hetkellä grafeenikomposiittien tutkimus keskittyy pääasiassa grafeenipolymeerikomposiitteihin ja grafeenipohjaisiin epäorgaanisiin nanokomposiitteihin.Grafeenitutkimuksen syvenemisen myötä grafeenivahvikkeiden käyttö bulkkimetallipohjaisissa komposiiteissa Ihmiset kiinnittävät yhä enemmän huomiota.Grafeenista valmistetut monikäyttöiset polymeerikomposiitit ja erittäin lujat huokoiset keraamiset materiaalit parantavat monia komposiittimateriaalien erikoisominaisuuksia.Biografeenia käytetään nopeuttamaan ihmisen luuytimen mesenkymaalisten kantasolujen osteogeenista erilaistumista, ja sitä käytetään myös epitaksiaalisen grafeenin biosensoreiden valmistukseen piikarbidille.Samaan aikaan grafeenia voidaan käyttää hermorajapintaelektrodina muuttamatta tai tuhoamatta ominaisuuksia, kuten signaalin voimakkuutta tai arpikudoksen muodostumista.Joustavuuden, biologisen yhteensopivuuden ja johtavuuden ansiosta grafeenielektrodit ovat paljon vakaampia in vivo kuin volframi- tai piielektrodit.Grafeenioksidi on erittäin tehokas estämään E. colin kasvua vahingoittamatta ihmissoluja.