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    分析石墨烯的十种应用研究

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      精神小伙

        石墨烯的十大应用

        石墨烯因其高导电性、高导热性和高强度的优异性能而被称为神奇材料,它拥有大量可以完全改变的应用,从灯泡到芯片,从电池到触摸屏,从智能手机到新能源汽车……以下是石墨烯的一些最新应用。

        1.石墨烯电池

        在电池生产中,石墨烯可直接用作正极和负极材料,或作为正极和负极信息的导电添加剂,并可作为改善电池功率特性的涂层。充电和行驶距离的问题一直困扰着新能源汽车,因为铅酸电池和传统锂离子电池的发展遇到了瓶颈,石墨烯电池有望取得突破。在最近的上海车展上,一些汽车公司推出了一款石墨烯钛酸锂离子电池,可在10-15分钟内快速充电,充放电次数超过4万次,行驶里程超过1000公里。

        2.石墨烯集成电路

        石墨烯具有超高的电子转移能力和优异的导热性,有望取代目前广泛使用的硅,成为下一代集成电路的基础。2010年,美国的一组研究人员制造了第一个石墨烯晶体管,并将其集成到集成电路中。2016年,我国科学家研制出第一台低噪声放大单片集成电路。

        3.石墨烯触屏

        智能手机最关键的组成部分是一个导电的、非常透明的触摸屏,石墨烯出色的灵活性、导电性和光学透明度完美地满足了这一要求,优于目前的铟锡氧化物(ITO)电极数据。韩国的研究人员已经制造出了由多层石墨烯和聚酯基材、基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器、平板显示器、有机发光二极管等制成的柔性显示屏。

        4.石墨烯的记忆

        英国和韩国的研究人员也在致力于开发基于go的灵活、透明的存储系统。根据新型石墨烯存储数据,成本低、功耗低、重量轻、体积小、存储密度高,可进行三维积累。例如,英国研发的石墨烯二氧化钛只有50纳米长,8纳米厚,可在5纳秒内读写。随着以石墨烯为基础的电子设备(如触摸屏和内存)的发展,灵活、完全可视的智能手机的未来将成为现实。

        5.石墨烯超级数据

        美国研究人员通过将一层二维石墨烯转化为三维结构的石墨烯泡沫,再用机械强度高、导电性好的碳纳米管加以强化,从而将柔软的石墨变成了坚固的钢筋。我们的研究人员使用微小的石墨烯管来形成一种泡沫材料,这种材料轻如气球,坚固如金属,有一天可以用来制作防弹衣、坦克装甲等等。

        癌症被早期诊断

        我国科学家首次发现石墨烯有助于早期识别癌症。当体内出现异常情况时,作为核酸分子标志物的cmocroRNA的含量也会在血清、尿液和唾液中发生变化,但一般的检测方法很难捕捉到。石墨烯的强吸附能力可大大提高检测灵敏度。通过对捕获的cmocroRNA进行综合分析,可以得出体内是否存在癌变,以及何种癌变,对各类癌变的早期诊断和治疗具有重要意义。

        7.石墨烯人工喉

        人的声音只能发出声音,却感觉不到声音。假如有一种材料可以同时感知和发出声音,并且足够灵活地制造出人造喉头,它就可以解决像霍金这样的肌肉萎缩症患者,甚至是聋人的问题。最近,我国的研究人员利用多孔石墨烯数据开发了这种集成声学装置,它通过热声效应发出声音,并通过压阻效应接收声音信号。

        8.石墨烯的灯泡

        现在传统的白炽灯泡已经逐渐被白色LED所取代,虽然LED照明能耗低,效果好,但是价格高,而且生产要稀土元素作为原始信息。在英国,科学家们已经开发出一种新型石墨烯灯泡,它的结构更坚固,而且比LED灯泡更便宜,使其使用寿命更长,能耗降低10%。

        9.海水淡化过滤膜

        目前的海水淡化方法要大量的能源,成本高,而且对环境有负面影响。英国研究人员正在研究一种相对便宜的用于海水淡化的氧化石墨烯过滤器。这是一种允许水分子通过和盐离子滤出的膜。它不要高温高压,是海水淡化的低成本替代品。

        10.石墨烯净化海绵

        科学家们利用石墨烯海绵的高比表面积来吸收有毒有害物质,这些物质的重量可达其自身重量的100倍,然后对其进行回收处理。我国科学家在普通海绵表面均匀地涂上石墨烯,利用其导电、疏水、亲油的特性吸收海面上的漏油。

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