1. Odată cu descoperirea treptată a producției de masă și a problemelor de mari dimensiuni, ritmul de aplicare industrială a grafenului se accelerează.Pe baza rezultatelor cercetărilor existente, primele aplicații comerciale pot fi dispozitivele mobile, aerospațiale și energia nouă.Câmpul bateriei.Cercetare de bază Grafenul are o semnificație specială pentru cercetarea de bază în fizică.Permite unele efecte cuantice care pot fi demonstrate doar teoretic înainte de a putea fi verificate prin experimente.
2. În grafenul bidimensional, masa electronilor pare să fie inexistentă.Această proprietate face din grafen o materie condensată rară care poate fi folosită pentru a studia mecanica cuantică relativistă – deoarece particulele fără masă trebuie să se miște cu viteza luminii. Prin urmare, trebuie descris de mecanica cuantică relativistă, care oferă fizicienilor teoreticieni o nouă direcție de cercetare: unele experimentele care trebuiau inițial efectuate în acceleratoare de particule gigantice pot fi efectuate cu grafen în laboratoare mici.Semiconductori cu decalaj de energie zero sunt în principal grafen cu un singur strat, iar această structură electronică va afecta grav rolul moleculelor de gaz pe suprafața sa.În comparație cu grafitul în vrac, funcția grafenului cu un singur strat de a îmbunătăți activitatea reacției la suprafață este demonstrată de rezultatele reacțiilor de hidrogenare și oxidare ale grafenului, indicând faptul că structura electronică a grafenului poate modula activitatea de suprafață.
3. În plus, structura electronică a grafenului poate fi modificată în mod corespunzător prin inducerea adsorbției moleculei de gaz, care nu numai că modifică concentrația purtătorilor, dar poate fi și dopată cu diferite grafene.Grafenul senzorului poate fi transformat într-un senzor chimic.Acest proces este completat în principal de performanța de adsorbție la suprafață a grafenului.Conform cercetărilor unor oameni de știință, sensibilitatea detectorilor chimici cu grafen poate fi comparată cu limita de detecție a unei singure molecule.Structura bidimensională unică a grafenului îl face foarte sensibil la mediul înconjurător.Grafenul este un material ideal pentru biosenzorii electrochimici.Senzorii fabricați din grafen au o sensibilitate bună pentru detectarea dopaminei și glucozei în medicină.Grafenul cu tranzistori poate fi folosit pentru a face tranzistori.Datorită stabilității ridicate a structurii grafenului, acest tip de tranzistor poate funcționa în continuare stabil la scara unui singur atom.
4. În schimb, actualele tranzistoare pe bază de siliciu își vor pierde stabilitatea pe scara de aproximativ 10 nanometri;viteza de reacție ultra-rapidă a electronilor din grafen la câmpul extern face ca tranzistorii din acesta să poată atinge o frecvență de operare foarte mare.De exemplu, IBM a anunțat în februarie 2010 că va crește frecvența de operare a tranzistoarelor cu grafen la 100 GHz, ceea ce o depășește pe cea a tranzistorilor cu siliciu de aceeași dimensiune.Afișaj flexibil Ecranul flexibil a atras multă atenție la Consumer Electronics Show și a devenit tendința de dezvoltare a ecranelor de afișare flexibile pentru afișajele dispozitivelor mobile în viitor.
5. Piața viitoare a afișajelor flexibile este largă, iar perspectiva grafenului ca material de bază este, de asemenea, promițătoare.Cercetătorii sud-coreeni au produs pentru prima dată un afișaj flexibil, transparent, compus din mai multe straturi de grafen și un substrat de foaie de poliester din fibră de sticlă.Cercetătorii de la Samsung din Coreea de Sud și Universitatea Sungkyunkwan au fabricat o bucată de grafen pur de mărimea unui televizor pe o placă flexibilă din poliester din fibră de sticlă transparentă, lată de 63 cm.Ei au spus că acesta este de departe cel mai mare bloc de grafen „vrac”.Ulterior, au folosit blocul de grafen pentru a crea un ecran tactil flexibil.
6. Cercetătorii au spus că, în teorie, oamenii își pot rula smartphone-urile și le pot fixa în spatele urechilor ca un creion.Baterii de energie noi Bateriile de energie noi sunt, de asemenea, un domeniu important al primei utilizări comerciale a grafenului.Institutul de Tehnologie din Massachusetts din Statele Unite a dezvoltat cu succes panouri fotovoltaice flexibile cu nano-acoperiri de grafen la suprafață, care pot reduce foarte mult costul de fabricație a celulelor solare transparente și deformabile.Astfel de baterii pot fi utilizate în ochelari de vedere pe timp de noapte, camere și alte camere digitale mici.Aplicație în dispozitiv.În plus, cercetarea și dezvoltarea de succes a super bateriilor cu grafen a rezolvat, de asemenea, problemele capacității insuficiente și a timpului lung de încărcare a bateriilor pentru vehicule cu energie noi, accelerând foarte mult dezvoltarea industriei bateriilor noi de energie.
7. Această serie de rezultate ale cercetării a deschis calea pentru aplicarea grafenului în industria bateriilor de energie nouă.Filtrele de desalinizare cu grafen sunt folosite mai mult decât alte tehnologii de desalinizare.După ce filmul de oxid de grafen din mediul apei este în contact strâns cu apa, se poate forma un canal cu o lățime de aproximativ 0,9 nanometri, iar ionii sau moleculele mai mici decât această dimensiune pot trece rapid.Dimensiunea canalelor capilare din filmul de grafen este comprimată în continuare prin mijloace mecanice, iar dimensiunea porilor este controlată, ceea ce poate filtra eficient sarea din apa de mare.Materialul de stocare a hidrogenului grafenul are avantajele unei greutăți ușoare, stabilității chimice ridicate și suprafeței specifice mari, ceea ce îl face cel mai bun candidat pentru materialele de stocare a hidrogenului.Datorită caracteristicilor de conductivitate ridicată, rezistență ridicată, ultra-ușoară și subțire în industria aerospațială, avantajele de aplicare ale grafenului în industria aerospațială și militară sunt, de asemenea, extrem de proeminente.
8. În 2014, NASA din Statele Unite a dezvoltat un senzor de grafen folosit în domeniul aerospațial, care poate detecta oligoelemente în atmosfera de mare altitudine a pământului și defectele structurale ale navelor spațiale.Grafenul va juca, de asemenea, un rol mai important în potențiale aplicații, cum ar fi materialele pentru avioane ultraușoare.Elementul fotosensibil este un nou tip de element fotosensibil care utilizează grafenul ca material al elementului fotosensibil.Printr-o structură specială, este de așteptat să crească capacitatea fotosensibilă de mii de ori în comparație cu CMOS sau CCD existent, iar consumul de energie este de doar 10% față de original.Poate fi folosit în domeniul monitoarelor și imaginilor prin satelit și poate fi folosit în camere, telefoane inteligente etc. Materiale compozite Materialele compozite pe bază de grafen reprezintă o direcție importantă de cercetare în domeniul aplicațiilor grafenului.Ei au demonstrat performanțe excelente în domeniile stocării energiei, dispozitivelor cu cristale lichide, dispozitivelor electronice, materialelor biologice, materialelor de detectare și purtătorilor de catalizatori și au o gamă largă de perspective de aplicare.
9. În prezent, cercetarea compozitelor cu grafen se concentrează în principal pe compozite polimerice cu grafen și pe nanocompozite anorganice pe bază de grafen.Odată cu aprofundarea cercetării grafenului, aplicarea armăturilor cu grafen în compozite pe bază de metal în vrac Oamenii acordă din ce în ce mai multă atenție.Compozitele polimerice multifuncționale și materialele ceramice poroase de înaltă rezistență realizate din grafen sporesc multe proprietăți speciale ale materialelor compozite.Biografenul este folosit pentru a accelera diferențierea osteogenică a celulelor stem mezenchimale ale măduvei osoase umane și este, de asemenea, folosit pentru a produce biosenzori de grafen epitaxial pe carbură de siliciu.În același timp, grafenul poate fi folosit ca electrod de interfață nervoasă fără a modifica sau distruge proprietăți precum puterea semnalului sau formarea de țesut cicatricial.Datorită flexibilității, biocompatibilității și conductivității, electrozii de grafen sunt mult mai stabili in vivo decât electrozii de tungsten sau siliciu.Oxidul de grafen este foarte eficient în inhibarea creșterii E. coli fără a afecta celulele umane.
Ora postării: 06-nov-2021