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解读石墨烯四大应用领域

发布时间2016/8/2 9:54:13

 

石墨烯(Graphene)又称单层墨是一种新型的二维纳米材料是目前发现的硬度最高韧性最康纳米材料因其特殊纳米结构和优异的物理化学性能石墨烯在电友光学磁学生物医学催化储能和传感器等领域应们景广阔被公认为21世纪的“未来材料”和“革命性材料”石墨烯相关专利开始呈现爆发式增长(2010年353件2012年达1829件)总体看来石墨烯技术开始进入快速成长期并迅速向技术成熟期跨越全球石墨烯技术研发布局竞争日趋激烈各国的技术优势正在逐步形成
石墨烯出现在实验室中是在2004年当时英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈;杰姆和克斯特亚;诺沃消洛夫发现他们能用一址常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片他们邮墨中剥离出石墨片 然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上撕开胶带就能把石墨片一分为二欢系这样操作于是薄片越来越薄最后他们得到了仅由一层碳原子构成的薄 片这就是石墨烯这以后制备石墨烯的新方法层出不穷经过5年的发展人们发现将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不读ˡ因此两人在2010年 获得当尔物理学薄


中科院近期发布的一份报告指出石墨烯的研究和产业化发展中升温邮墨烯专利领域分布来看其应用技术研究布局热点包括石墨烯用作锂离子电池电极材料太阳能电池电极材料薄膜晶体管制备传感器半导体器件复合材料制备透明显示触摸屏透明电极等主要集中在如下四个领域


(一)传感器领域
石墨烯因其独特的二维结构在传感器中有广泛的应用具有体积小表面积大灵敏度高响应时间快电子传递快易于固定蛋白质并保持其活性等特点能提升传感器的各项性能主要用于气体生物小分子酶和DNA电化学传感器的制作新加坡南洋理工大学开发出了敏感度是普通传感器1000倍的石墨烯光传感器;美国伦斯勒理工学院研制出性能远超现有商用气体传感器的廉价石墨烯海绵传感器
(二)储能和新型显示领域
石墨烯具有极好的电导性和透光性作为透明导电电极材料在触摸屏液晶显示储能电池确面有很好的应用石墨烯被认为是触摸屏制造中最有潜力替代氧化铟锡的材料三星索尼辉锐3M东丽东芝等龙头企业均在此领域作了重点研发布局美国德州大学奥斯汀中研究人员利用KOH对石墨烯进行化学修沃构形成多孔结构得到的超级电容的储能密度接近铅酸电池密歇根理工大学科学家研发出一种独特蜂巢状结构的三维石墨烯电极光电转换效率达到7.8%且价格低廉有望取代铂在太阳能电池中的应用东芝公司研发出石墨烯与银纳米线复贤明电极并实至大面积化
(三)半导体材料领域
石墨烯被认为是替代硅的理想材料大量有实力的企业均开展了石墨烯半导体器件的研发韩国成均馆大学开发出了高稳定性n型石墨烯半导体可以长时间暴露 在空气中使用美国哥伦比亚大学研发出石墨烯-硅光电混合芯片在光互连和低功率光子集成电路领域具有广泛的应们景IBM的研究人员开发出了石墨烯场 效应晶体管其截止德可达100GHz德性能远超相同栅极长度的最先进硅晶体管的截止德(40GHz)


(四)生物医学领域
石墨烯及其衍生物在纳米药物运输系场生物检测生物成像肿瘤治频确面的应用广阔以石墨烯为基层纳物装置或生物传感器可以用于细菌分析DNA 和蛋白始测如美国宾夕法尼亚大学开发的石墨烯纳米孔设备可以快速完成DNA测序石墨烯量子点应用于生物成像中与荧光体相比具有荧光更稳定不会出 现光漂白和不易光衰等特点石墨烯在生物医学领域的应用研克处于起步阶段但却是产业化前景最为广阔的应用领域之一
(转自中国石英网)

 
 
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