石墨烯介绍

单分子气体侦测

石墨烯独特的二维结构使它在传感器领域具有光明的应用前景。石墨烯具有电导率杂讯的优良品质,能够侦测这微小的电阻变化。

 

石墨烯奈米带

石墨烯奈米带的结构具有高电导率热导率低杂讯,这些优良品质促使石墨烯奈米带成为积体电路互连材料的另一种选择,有可能替代铜金属。根据201210月的一份研究表明有些研究者试著用石墨烯奈米带应用於光通信系统,发展石墨烯奈米带雷射器

 

积体电路

石墨烯具备作为优秀的积体电路电子器件的理想性质。石墨烯具有高的载子迁移率carrier mobility),以及低杂讯,允许它被用作在场效应电晶体的通道。20116月,IBM的研究人员宣布,他们已经成功地创造第一个石墨烯为基础的积体电路(积体电路)-宽带无线混频器

 

石墨烯电晶体

2005年,Geim研究组与Kim研究组发现,室温下石墨烯具有10倍於商用矽片的高载子迁移率(约10 am /V・s),并且受温度和掺杂效应的影响很小,表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性(300 K下可达0.3 m),这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势,使电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管成为可能。在现代技术下,石墨烯奈米线可以证明一般能够取代矽作为半导体。

 

透明导电电极

石墨烯良好的电导性能和透光性能,使它在透明电导电极方面有非常好的应用前景。触控萤幕液晶显示有机光伏电池有机发光二极体等等,都需要良好的透明电导电极材料。特别是,石墨烯的机械强度和柔韧性都比常用材料氧化铟锡优良。通过化学气相沉积法,可以制成大面积、连续的、透明、高电导率的少层石墨烯薄膜,主要用於光伏器件阳极,并得到高达1.71%能量转换效率;与用氧化铟锡材料制成的元件相比,大约为其能量转换效率的55.2%

 

导热材料/热界面材料

2011,美国乔治亚理工学院学者首先报导了垂直排列官能化多层石墨烯三维立体结构在热界面材料中的应用及其超高等效热导率超低界面热阻

 

超级电容器

由於石墨烯具有特高的表面面积对质量比例,石墨烯可以用於超级电容器的导电电极。

 

海水淡化

研究表明,石墨烯过滤器可能大幅度的胜过其他的海水淡化技术。

 

太阳能电池

南加州大学维特比工程学院的实验室报告高度透明的石墨烯薄膜的化学气相沉积法2008年的大规模生产。石墨烯不仅可以作为透明导电薄膜,还可以在与矽的界面处分离光生载子。

 

石墨烯生物器件

由於石墨烯的可修改化学功能、大接触面积、原子尺寸厚度、分子闸极结构等等特色,应用於细菌侦测诊断器件,石墨烯是个很优良的选择。

 

抗菌物质

中国科学院上海分院的科学家发现石墨烯氧化物对於抑制大肠杆菌的生长超级有效,而且不会伤害到人体细胞。假若石墨烯氧化物对其他细菌也具有抗菌性,则可能找到一系列新的应用,像自动除去气味的鞋子,或保存食品新鲜的包装

 

石墨烯感光元件

新加坡南洋理工大学学者,研发出了一个以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件,可望透过其特殊结构,让感光元件感光能力比起传统CMOSCCD要好上1,000倍,而且损耗的能源也仅需原本的1/10。与许多新的感光元件技术相同,这项技术初期将率先被应用在监视器卫星影像领域之中。此技术终将应用在一般的数位相机 / 摄影机之上,假若真的进入消费领域以石墨烯打造的最新感光元件,还可能制造成本压到现今的1/5低。

 

抗癌治疗

氧化石墨烯,石墨烯的衍生化合物,被认为可以应用在癌症的治疗上。其原理是氧化石墨烯能够辨识癌细胞与正常细胞电子密度的不同,进而附著在癌干细胞上,使其能被标靶药物所作用,达到抑止肿瘤远端转移的效果。这突破性的发现,能够补足传统化学治疗和放射治疗只能杀死分化后癌细胞的缺点,预期能达成更高的治疗反应率与病患存活率。目前该团队经实验证明氧化石墨烯能够抑制6种癌症(乳癌胰脏癌脑癌肺癌卵巢癌摄护腺癌)之肿瘤球(tumour sphere)形成,因而能抑止其扩散。

 

恒温织物

石墨烯具有异向性的热传导值远红外线吸收与释放高导电度抗静电等特性,以低沸点及高表面张力的溶剂组合制备奈米石墨烯片悬浮溶液,混合奈米石墨烯片悬浮溶液及疏水性树脂制备石墨烯树脂溶液,以涂布或印刷的方式使石墨烯树脂溶液覆盖且崁入织物组织,形成石墨烯恒温层。在环境温度较高时,石墨烯恒温层可加速人体皮肤热量的逸散,达到凉爽的效果,在环境温度较低时,石墨烯恒温层可均化人体皮肤不同部位的温度,且藉由吸收及释放人体皮肤辐射的远红外线,同时达到保暖恒温的效果。