快速進入技術成熟期：石墨烯四個應用領域簡析

快速進入技術成熟期：石墨烯四個(ge) 應用領域簡析

石墨烯又稱單層油墨，是一種硬度最高、韌性最強的二維納米材料，由於(yu) 其獨特的納米結構和優(you) 異的物理化學性能，在電子、光學、磁學、生物醫學、催化、能等領域具有廣闊的應用前景。GY存儲(chu) 和傳(chuan) 感器。石墨烯技術被公認為(wei) 21世紀的未來材料和革命性材料，與(yu) 石墨烯有關(guan) 的專(zhuan) 利開始呈現爆炸性增長（2010年為(wei) 353項，2012年為(wei) 1829項），總體(ti) 而言，石墨烯技術進入了快速增長期，迅速躍升到技術成熟階段，石墨烯技術的全球競爭(zheng) 。研發布局日趨激烈，各國技術優(you) 勢逐步形成。

石墨烯於(yu) 2004年出現在實驗室，當時曼徹斯特大學的兩(liang) 位科學家Andre Jem和Kostya Novoselov發現，他們(men) 可以用一種非常簡單的方法得到更薄和更薄的石墨片。他們(men) 從(cong) 石墨上剝離石墨片，然後將石墨片的兩(liang) 麵粘到一個(ge) 特殊的膠帶上，撕下膠帶，然後繪製出圖表。ITE片材可分為(wei) 兩(liang) 部分，連續這樣做，片材變得越來越薄。最後，他們(men) 得到了一種隻有一層碳原子組成的薄膜，即石墨烯，從(cong) 此，製備石墨烯的新方法層出不窮。經過五年的發展，人們(men) 發現石墨烯進入工業(ye) 生產(chan) 領域並不遙遠，因此他們(men) 在2010年獲得了諾貝爾物理學獎。

中國科學院最近發布的一份報告指出，石墨烯的研究和工業(ye) 化繼續升溫。根據石墨烯專(zhuan) 利的分布情況，石墨烯應用技術的研究熱點包括：用作鋰離子電池電極材料的石墨烯、太陽能電池電極材料、薄膜晶體(ti) 管製備、傳(chuan) 感器、半導體(ti) 器件、複合材料製備、透明顯示屏觸摸屏、透明電子器件等。電子線路等主要集中在以下四個(ge) 方麵：

（1）傳(chuan) 感器領域。石墨烯因其獨特的二維結構而廣泛應用於(yu) 傳(chuan) 感器領域。它具有體(ti) 積小、表麵積大、靈敏度高、響應時間快、電子傳(chuan) 遞快、蛋白質易於(yu) 固定和活性保持等特點，可以提高傳(chuan) 感器的性能，主要用於(yu) 製作氣體(ti) 、小生物分子、酶和DNA的電化學傳(chuan) 感器。新加坡城市大學開發了一種石墨烯光傳(chuan) 感器，其靈敏度是普通傳(chuan) 感器的1000倍；美國倫(lun) 斯勒理工學院開發了一種廉價(jia) 的石墨烯海綿傳(chuan) 感器，其性能遠遠優(you) 於(yu) 現有的商用氣體(ti) 傳(chuan) 感器。

（2）儲(chu) 能和新的顯示區域。石墨烯具有良好的導電性和透明度。石墨烯作為(wei) 一種透明導電電極材料，在觸摸屏、液晶顯示器、儲(chu) 能電池等領域有著良好的應用前景，是觸摸屏製造中最有潛力的氧化銦錫替代品。三星、索尼、慧瑞、3M、豐(feng) 田、東(dong) 芝等龍頭企業(ye) 都專(zhuan) 注於(yu) 這一領域的研發，德州大學奧斯汀分校的研究人員利用KOH對石墨烯進行化學改性，並將其重建成多孔結構。超級電容器的儲(chu) 能密度接近鉛酸電池的儲(chu) 能密度，密歇根理工大學的科學家們(men) 研製出了一種獨特的蜂窩狀三維石墨烯電極，光電轉換效率為(wei) 7.8%，成本低廉，有望取代太陽能電池中的鉑，東(dong) 芝研製出了GR。亞(ya) phene和銀納米線複合透明電極，並實現了大麵積。

（3）半導體(ti) 材料。石墨烯被認為(wei) 是替代矽的理想材料。大量實力雄厚的企業(ye) 研製出石墨烯半導體(ti) 器件，韓國成正關(guan) 大學研製出一種高穩定的n型石墨烯半導體(ti) ，長期在空氣中使用，美國哥倫(lun) 比亞(ya) 大學研製出石墨烯矽光電混合芯片。它在光互連和低功率光子集成電路領域有著廣泛的應用前景，IBM的研究人員已經開發出截止頻率高達100GHz的石墨烯場效應晶體(ti) 管（FET），它遠高於(yu) 同一柵極的最先進矽晶體(ti) 管的截止頻率（40GHz）。NGTH。

（4）生物醫學領域。石墨烯及其衍生物廣泛應用於(yu) 納米給藥係統、生物檢測、生物成像和癌症治療。基於(yu) 石墨烯的生物器件或生物傳(chuan) 感器可用於(yu) 細菌分析、DNA和蛋白質檢測。例如，賓夕法尼亞(ya) 大學在T.美國可以快速完成DNA測序，石墨烯量子點（GQDS）被用於(yu) 生物成像。與(yu) 熒光體(ti) 相比，量子點具有熒光更穩定、無光漂白、無光衰減等優(you) 點，盡管石墨烯在生物醫學領域的應用尚處於(yu) 起步階段，但它是最有前景的工業(ye) 化應用之一。

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