石墨烯包裝紙 石墨烯有什么用途

石墨烯是做什么用的

石墨烯（Graphene）是一種以sp2雜化連接的碳原子緊密堆積成單層二維蜂窩狀晶格結(jié)構(gòu)的新材料。石墨烯具有優(yōu)異的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性，在材料學(xué)、微納加工、能源、生物醫(yī)學(xué)和藥物傳遞等方面具有重要的應(yīng)用前景，被認(rèn)為是一種未來革命性的材料。

1、制造下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)。石墨烯是目前已知導(dǎo)電性能最好的材料，這種特性尤其適合于高頻電路，石墨烯將是硅的替代品，可用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)，使電腦運(yùn)行速度更快、能耗降低。

2、制造“太空電梯”的纜線?？茖W(xué)家幻想將來太空衛(wèi)星要用纜線與地面聯(lián)接起來，那時(shí)衛(wèi)星就成了有線的風(fēng)箏，科學(xué)家現(xiàn)在終于找到了可以制造這種太空纜線的特殊材料，這就是石墨烯。

3、可作為液晶顯示材料。石墨烯是一種“透明”的導(dǎo)體，可以用來替代現(xiàn)在的液晶顯示材料，用于生產(chǎn)下一代電腦、電視、手機(jī)的顯示屏。

4、制造新一代太陽能電池。石墨烯透明導(dǎo)電膜對(duì)于包括中遠(yuǎn)紅外線在內(nèi)的所有紅外線的高透明性，是轉(zhuǎn)換效率非常高的新一代太陽能電池最理想材料。

5、制造光子傳感器。去年10月，IBM的一個(gè)研究小組首次展示了他們研制的石墨烯光電探測(cè)器。

6、制造醫(yī)用消毒品和食品包裝。中國科研人員發(fā)現(xiàn)細(xì)菌的細(xì)胞在石墨烯上無法生長(zhǎng)，而人類細(xì)胞卻不會(huì)受損。利用石墨烯的這一特性可以制作繃帶，食品包裝，也可生產(chǎn)抗菌服裝、床上用品等。

7、創(chuàng)制“新型超強(qiáng)材料”。石墨烯與塑料復(fù)合，可以憑借韌性，兼具超薄、超柔和超輕特性，是下一代新型塑料。

8、石墨烯適合制作透明觸摸屏、透光板。

9、制造晶體管集成電路。石墨烯可取代硅成為下一代超高頻率晶體管的基礎(chǔ)材料，而廣泛應(yīng)用于高性能集成電路和新型納米電子器件中。

10、制造出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、制造出超堅(jiān)韌的防彈衣，具有軍事用途。

石墨烯作用和功效

石墨烯對(duì)物理學(xué)基礎(chǔ)研究有著特殊意義，它使得一些此前只能在理論上進(jìn)行論證的量子效應(yīng)可以通過實(shí)驗(yàn)經(jīng)行驗(yàn)證。在二維的石墨烯中，電子的質(zhì)量仿佛是不存在的，這種性質(zhì)使石墨烯成為了一種罕見的可用于研究相對(duì)論量子力學(xué)的凝聚態(tài)物質(zhì)——因?yàn)闊o質(zhì)量的粒子必須以光速運(yùn)動(dòng)，從而必須用相對(duì)論量子力學(xué)來描述，這為理論物理學(xué)家們提供了一個(gè)嶄新的研究方向：一些原來需要在巨型粒子加速器中進(jìn)行的試驗(yàn)，可以在小型實(shí)驗(yàn)室內(nèi)用石墨烯進(jìn)行。

零能隙的半導(dǎo)體主要是單層石墨烯，這種電子結(jié)構(gòu)會(huì)嚴(yán)重影響到氣體分子在其表面上的作用。單層石墨烯較體相石墨表面反應(yīng)活性增強(qiáng)的功能是由石墨烯的氫化反應(yīng)和氧化反應(yīng)結(jié)果顯示出來的，說明石墨烯的電子結(jié)構(gòu)可以調(diào)變其表面的活性。另外，石墨烯的電子結(jié)構(gòu)可以通過氣體分子吸附的誘導(dǎo)而發(fā)生相應(yīng)的變化，其不但對(duì)載流子的濃度進(jìn)行改變，同時(shí)可以摻雜不同的石墨烯。

傳感器

石墨烯可以做成化學(xué)傳感器，這個(gè)過程主要是通過石墨烯的表面吸附性能來完成的，根據(jù)部分學(xué)者的研究可知，石墨烯化學(xué)探測(cè)器的靈敏度可以與單分子檢測(cè)的極限相比擬。石墨烯獨(dú)特的二維結(jié)構(gòu)使它對(duì)周圍的環(huán)境非常敏感。石墨烯是電化學(xué)生物傳感器的理想材料，石墨烯制成的傳感器在醫(yī)學(xué)上檢測(cè)多巴胺、葡萄糖等具有良好的靈敏性。

晶體管

石墨烯可以用來制作晶體管，由于石墨烯結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性，這種晶體管在接近單個(gè)原子的尺度上依然能穩(wěn)定地工作。相比之下，目前以硅為材料的晶體管在10納米左右的尺度上就會(huì)失去穩(wěn)定性；石墨烯中電子對(duì)外場(chǎng)的反應(yīng)速度超快這一特點(diǎn)，又使得由它制成的晶體管可以達(dá)到極高的工作頻率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布將石墨烯晶體管的工作頻率提高到了100GHz，超過同等尺度的硅晶體管。

柔性顯示屏

消費(fèi)電子展上可彎曲屏幕備受矚目，成為未來移動(dòng)設(shè)備顯示屏的發(fā)展趨勢(shì)。柔性顯示未來市場(chǎng)廣闊，作為基礎(chǔ)材料的石墨烯前景也被看好。韓國研究人員首次制造出了由多層石墨烯和玻璃纖維聚酯片基底組成的柔性透明顯示屏。韓國三星公司和成均館大學(xué)的研究人員在一個(gè)63厘米寬的柔性透明玻璃纖維聚酯板上，制造出了一塊電視機(jī)大小的純石墨烯。他們表示，這是迄今為止“塊頭”最大的石墨烯塊。隨后，他們用該石墨烯塊制造出了一塊柔性觸摸屏。

新能源電池

新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領(lǐng)域。美國麻省理工學(xué)院已成功研制出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池有可能在夜視鏡、相機(jī)等小型數(shù)碼設(shè)備中應(yīng)用。另外，石墨烯超級(jí)電池的成功研發(fā)，也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時(shí)間長(zhǎng)的問題，極大加速了新能源電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業(yè)的應(yīng)用鋪就了道路。

海水淡化

石墨烯過濾器比其他海水淡化技術(shù)要使用的多。水環(huán)境中的氧化石墨烯薄膜與水親密接觸后，可形成約0.9納米寬的通道，小于這一尺寸的離子或分子可以快速通過。通過機(jī)械手段進(jìn)一步壓縮石墨烯薄膜中的毛細(xì)通道尺寸，控制孔徑大小，能高效過濾海水中的鹽份。

儲(chǔ)氫材料

石墨烯具有質(zhì)量輕、高化學(xué)穩(wěn)定性和高比表面積等優(yōu)點(diǎn)，使之成為儲(chǔ)氫材料的最佳候選者。

航空航天

由于高導(dǎo)電性、高強(qiáng)度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)也是極為突出的。2014年，美國NASA開發(fā)出應(yīng)用于航天領(lǐng)域的石墨烯傳感器，就能很好的對(duì)地球高空大氣層的微量元素、航天器上的結(jié)構(gòu)性缺陷等進(jìn)行檢測(cè)。而石墨烯在超輕型飛機(jī)材料等潛在應(yīng)用上也將發(fā)揮更重要的作用。

感光元件

以石墨烯作為感光元件材質(zhì)的新型感光元件，可望透過特殊結(jié)構(gòu)，讓感光能力比現(xiàn)有CMOS或CCD提高上千倍，而且損耗的能源也僅需原本10%?？蓱?yīng)用在監(jiān)視器與衛(wèi)星成像領(lǐng)域中，可以應(yīng)用于照相機(jī)、智能手機(jī)等。

石墨烯是什么用途

1、防銹

石墨烯不溶于水，可以與聚合物混合作為防銹涂層

2、揚(yáng)聲器

石墨烯通過傳輸電流產(chǎn)生的熱能而發(fā)聲。

3、超級(jí)電容

配備石墨烯超級(jí)電容的電腦芯片有望淘汰電池。

4、清理放射性廢棄物

石墨烯的氧化物微粒同放射性污染物結(jié)合可以使核廢料清除變得安全、便宜。

5、柔性電子線路

第一個(gè)石墨烯集成電路由IBM研發(fā)人員成功研制。

硅半導(dǎo)體芯片賦予計(jì)算機(jī)智能。它可以處理構(gòu)成數(shù)字信息的基本單元的二進(jìn)制代碼為1s和0s。石墨烯比硅具有更好的導(dǎo)電性，它使用更少的電力，產(chǎn)生更少的熱量，因此石墨烯在處理這些1s和0s極有可能比硅快得多。

6、人工肌肉

一層固定在聚合物上的石墨烯在有電流通過時(shí)會(huì)產(chǎn)生褶皺和伸展。

7、探測(cè)爆炸物

石墨烯泡沫可探測(cè)低濃度爆炸物。

8、DNA測(cè)序

石墨烯制成的泡沫過濾器可以用于DNA測(cè)序

9、防彈背心

石墨烯和碳納米管復(fù)合纖維比通常用于制備防彈背心的凱夫拉纖維具有更高的強(qiáng)度。

10、夜視

利用單層石墨烯作為底片，并在底片上添加硫化鉛晶體，即可制成一個(gè)兼具高靈敏性和高柔韌性的夜視光電探測(cè)器。

擴(kuò)展資料

2004年，英國曼徹斯特大學(xué)的兩位科學(xué)家安德烈·蓋姆（Andre Geim）和克斯特亞·諾沃消洛夫（Konstantin Novoselov）發(fā)現(xiàn)他們能用一種非常簡(jiǎn)單的方法得到越來越薄的石墨薄片。

他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然后將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，于是薄片越來越薄，最后，他們得到了僅由一層碳原子構(gòu)成的薄片，這就是石墨烯。

石墨烯常見的粉體生產(chǎn)的方法為機(jī)械剝離法、氧化還原法、SiC外延生長(zhǎng)法，薄膜生產(chǎn)方法為化學(xué)氣相沉積法（CVD）。

由于其十分良好的強(qiáng)度、柔韌、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、光學(xué)特性，在物理學(xué)、材料學(xué)、電子信息、計(jì)算機(jī)、航空航天等領(lǐng)域都得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。作為目前發(fā)現(xiàn)的最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的一種新型納米材料，石墨烯被稱為“黑金”，是“新材料之王”。

參考資料來源：百度百科-石墨烯

石墨烯有什么用途

石墨烯是目前世界上最薄且最堅(jiān)硬的納米材料，它幾乎完全透明，只吸收2.3%的光，導(dǎo)熱系數(shù)高達(dá)5300 W/m·K（高于碳納米管），常溫下電子遷移率超過15000cm2/V·s（高于碳納米管和硅晶體），電阻率只有10-6Ω·cm，為目前世界上電阻率最小的材料，未來將在超多領(lǐng)域引發(fā)顛覆性的技術(shù)產(chǎn)業(yè)革命。

石墨烯的應(yīng)用領(lǐng)域涉及鋰離子電池、超級(jí)電容器、導(dǎo)電油墨、觸摸屏、軟性電子、散熱材料、涂料、生物傳感器、太陽能電池、燃料電池等。

1、超級(jí)計(jì)算機(jī)：石墨烯晶體管極有可能應(yīng)用于超能效超高速計(jì)算機(jī)，超高速是指目前速度的一千倍，超能效是指僅使用目前百分之一的能耗。

2、新型顯示器：石墨烯薄膜可實(shí)現(xiàn)可折疊與伸縮的超薄顯示器。

3、超級(jí)汽車：未來的石墨烯電池汽車或可實(shí)現(xiàn)充電10分鐘，續(xù)航1000公里。

4、手機(jī)散熱：SETTLERα石墨烯手機(jī)、石墨烯觸控屏、搭載石墨烯液冷系統(tǒng)的華為Mate 20X…

5、導(dǎo)電油墨：“Vor-ink”石墨烯導(dǎo)電油墨…

6、體育用品：YouTek石墨烯飛速系列網(wǎng)球拍手柄部位…

來源：《揭秘未來100大潛力新材料（2019年版）》_新材料在線