石墨烯是什么？应用的广泛吗？

1. 石墨烯是什么？应用的广泛吗？

石墨烯（Graphene）是一种由碳原子以sp²杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。
石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。 英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫，用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯，因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法，薄膜生产方法为化学气相沉积法（CVD）。 
石墨烯的研究与应用开发持续升温，石墨和石墨烯有关的材料广泛应用在电池电极材料、半导体器件、透明显示屏、传感器、电容器、晶体管等方面。鉴于石墨烯材料优异的性能及其潜在的应用价值，在化学、材料、物理、生物、环境、能源等众多学科领域已取得了一系列重要进展。 研究者们致力于在不同领域尝试不同方法以求制备高质量、大面积石墨烯材料。并通过对石墨烯制备工艺的不断优化和改进，降低石墨烯制备成本使其优异的材料性能得到更广泛的应用，并逐步走向产业化。 
河南六工石墨有限公司徐经理为您解答，祝您生意兴隆发发发。

2. 石墨烯的应用领域是那些？

石墨烯材料具有良好的透光性、强度、柔韧度、导电导热性能，为复合材料、纺织领域、电子信息、节能环保、生物医药、化工、航空航天等很多领域都带来了巨大的推进与改变。

石墨烯是目前为止导热系数最高的材料，具有非常好的热传导性能，所以它被大量运用在全新的采暖行业。和常规发热膜一样，石墨烯需要通电才能发热，当在石墨烯发热膜两端电极通电的情况下，电热膜中的碳分子在电阻中产生声子、离子和电子，由产生的碳分子团之间相互摩擦、碰撞(也称布朗运动)而产生热能，热能又通过控制远红外线以平面方式均匀地辐射出来。
石墨烯通电后，有效电热能总转换率达99%以上，同时加上特殊的超导性，保证发热性能的稳定。但是与常规金属丝发热膜不同的地方在于，发热稳定安全，而且散发出来的红外线被称为“生命光线”。

综上所述，石墨烯材料良好的导电导热性能非常适合应用于新型采暖行业，让采暖过程更加节能舒适、健康便捷。

3. 石墨烯的应用领域是那些？

多了，石墨烯有太多优越性，应用面很广，太阳能电池、传感器方面、纳米电子学、高性能纳电子器件、复合材料、场发射材料、气体传感器及能量存储等领域具有广泛的应用。据我了解，其最大的应用就在半导体领域。不过目前最多的还是在理论方面，有待于深入研究。
石墨烯在电路设计有助于解决热管理问题，这些问题存在于先进的高速高集成密度芯片中。
石墨烯电路可实现的调制是必需的，否则无法实现相移键控（phase
shift
keying）和频移键控（frequency
shift
keying），这两种技术广泛适用于无线应用领域，如蓝牙、射频识别技术和无线个域网（ZigBee），”莫汉拉姆向《纳米工厂》（Nanowerk）杂志解释说，“对于这样的应用，常规设计所采用的复杂设计技术是基于多重单极晶体管，与此相比，我们研制的放大器有很多优越性，结构简单、寄生性低、高带宽和较低的功耗。已经取得的进步是在石墨烯基质薄膜方面，这种薄膜可用于制备透明和可印刷的电子产品，这样简单的电路具有高性能和现场配置功能，这些都必然带来大规模集成和产业化”。

4. 石墨烯为什么没有得到大规模应用

石墨烯是什么？它到底有多神奇？

5. 目前石墨烯应用

石墨烯的应用---石墨烯电池

在电池生产中石墨烯可直接作为正负极材料，或是作为导电添加剂添加到正负极材料中，还有是作为涂层提高电池功率特性。充电和续驶里程问题一直困扰着新能源汽车，这是因为铅酸电池和传统锂电池的发展遭遇“瓶颈”，而石墨烯电池有望在此取得突破。在不久前举行的上海车展上，有车企推出了一款石墨烯钛酸锂电池，可以实现10～15分钟快速充电，可持续充放电超过4万次，油电综合续驶里程可达1000千米以上。



2. 石墨烯的应用---石墨烯集成电路

由于具备超高电子传输能力和良好的导热能力，石墨烯被认为会取代现在广泛使用的硅而成为下一代集成电路的根基。2010年，美国一个研究团队制成了首块基于石墨烯的晶体管，并将其整合进一块完整的集成电路中。2016年，中国科学家研制出首只低噪声放大单片集成电路。



3. 石墨烯的应用---石墨烯触摸屏

智能手机最关键的部件是有一块既能导电又非常透明的触摸屏，而石墨烯的良好的柔韧性、导电性和光学透明性完全能满足这一需求，比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）更完美。韩国研究人员已制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲的显示屏，用这种方法还可制造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。



4. 石墨烯的应用---石墨烯存储器

英国、韩国的研究人员还在致力开发基于氧化石墨烯的可弯曲、透明的存储系统。基于石墨烯的新型存储材料成本低、功耗小、重量轻、体积小、存储密度高，可以三维堆积。例如，英国开发的这款石墨烯二氧化钛存储只有50 纳米长、8 纳米厚，写入和读取速度仅需5 纳秒。随着基于石墨烯的触屏、内存等电子器件不断开发，未来可弯曲、全透明的智能手机将成为现实。



5. 石墨烯的应用---石墨烯超级材料

美国研究人员把柔软的石墨变成了强劲的“钢筋”，过程是把单层二维结构的石墨烯变成具有三维结构的石墨烯泡沫状材料，再用机械性能较强和高导电性的碳纳米管来强化该材料，从而制成“钢筋石墨烯”。中国研究人员利用细小的管状石墨烯构成一个拥有蜂窝状结构的泡沫材料，它像气球一样轻却像金属一样坚固，未来可以用其制造防弹衣、坦克装甲等。



6. 石墨烯的应用---癌症早期诊断

中国科学家首次发现石墨烯有助于癌症早期诊断。在机体出现异常情况时，核酸分子生物标志物cmocroRNA在血清、尿液以及唾液中含量也会随之改变，但一般检测方法难以捕捉到，而借助石墨烯的强吸附性，可使检测的灵敏度大大提高。通过对捕捉到的cmocroRNA进行综合性分析，即可得出机体是否出现癌变，以及是哪种癌症，对于各类癌症的早期诊断、治疗具有重要意义。



7. 石墨烯的应用---石墨烯“人工喉”

人的喉咙仅能发出声音而无法感知声音。如果能有一种材料可以同时感知声音、发出声音，并且具有柔性，用其制成“人工喉”，就能解决像霍金那样的肌肉萎缩患者，甚至聋哑人的说话难题。最近，中国研究人员就利用多孔石墨烯材料研发出这种集成声学器件，它通过热声效应发出声音，通过压阻效应接收声音信号。



8. 石墨烯的应用---石墨烯灯泡

现在传统的白炽灯泡已逐步被白光LED所取代，虽然LED照明功耗低、效果好，但价格高，且制作时需要稀土元素作为原材料。在英国，科学家研制出全新的石墨烯灯泡，拥有比LED灯泡更坚固的结构和更低廉的价格，可让灯泡使用时间延长，进一步减少10%的能源消耗。



9. 石墨烯的应用---海水淡化滤膜

目前的海水淡化方法需要消耗大量能源，成本高，还会对环境产生负面影响。英国研究人员正在研究以相对廉价的石墨烯氧化物滤膜来进行海水淡化。这是一种可让水分子通过而盐离子滤出的选透性薄膜，不需要高温和高压，因而是一种低成本的海水淡化替代方案。



10. 石墨烯的应用---石墨烯除污海绵

科学家利用石墨烯“海绵体”超高的比表面积，对有毒有害物质进行吸附，吸附量可达自重的上百倍，吸附之后经过处理还可循环使用。中国科学家在普通海绵表面均匀地包裹上石墨烯涂层，利用其导电、疏水、亲油特性，吸附海面上泄漏的浮油。



11.石墨烯的应用---防锈

由于石墨烯不会溶于水，因此可以混合聚合物用于防锈涂层。石墨烯不溶于水加上超高导电性，如果与钢结合的话，就可以防止钢接触到水并缓解氧化铁的电化学反应。之前就有一位化学家做了实验，将喷了此涂层的钢浸泡在盐水中，一个月后钢的表面没有任何锈迹出现。设想下，如果喷在汽车上呢，是不是就不怕爱车生锈了！



12.石墨烯的应用---扬声器

这种扬声器的发声原理是石墨烯通过传输电流产生的热能发声。如果将厚度不足一纳米的一层石墨烯放于玻璃以及两种塑料上（两种不同类型），然后施加交流电，就能听到声音了。这种扬声器不是通过隔膜振动，而是通过石墨烯运输电流发声，最大的优势就在于薄以及柔韧性，可以做成任何形状。



13.石墨烯的应用---超级电容

我们都知道电容是可以存储电能的，比如相机的闪光灯就是依靠它提供能量。但是单位质量的电容所存储的电能有限，这个时候就要用电池了。然后石墨烯电容可以存储更多的能量，还可以有更多的充放电次数。完全可以不用电池提供能量了。



14.石墨烯的应用---清理放射性废弃物

这个就是依靠石墨烯的超强吸附能力了。将石墨烯氧化物微粒与放射性物质相结合，然后聚集成团，这样就非常便于后期的收集。以后核废料的清除将变得更安全。



15.石墨烯的应用---柔性电子线路

电脑的运算速度提高50倍。现在的电脑芯片，最重要的材料是硅。而石墨烯比硅具有更好的导电性能，它可以用更少的电力，产生更小的热量，甚至都可以淘汰掉冷却风扇，而且速度还可以提高50倍。最近也有很多有关石墨烯代替硅的资讯，从当中我们不难预测，未来五年内很有可能第一批石墨烯处理器将诞生并投入市场。



16.石墨烯的应用---人工肌肉

把一层石墨烯固定在聚合物上，只要有电流通过，就会产生褶皱和伸展。这个用途也是从一个实验开始想到的。在一个实验石墨烯柔韧性的实验上，科学家们把石墨烯固定在准备拉伸的橡胶薄片上，当拉力消失的时候，石墨烯还是稳稳的贴合在薄片上。从这个实验可以想到，如果是把石墨烯贴合到聚合物上呢？只要给聚合物上有电流通过，就会发生伸缩现象了。这不正是我们人体肌肉的关键部分么！



17.石墨烯的应用---探测爆炸物

对于低浓度爆炸物，可用石墨烯泡沫来探测。这个原理主要是由于石墨烯泡沫能够探测到低浓度的硝酸盐和氨。只要把这个探测器做成电话卡一样的大小就可以了。



18.石墨烯的应用---DNA测序

石墨烯泡沫过滤器主要是控制石墨烯空隙的大小。这种方法的优点和缺点很有意思，因为优点和缺点分别是成本低和成本高：现有技术是该新技术的三到五倍，然后用于石墨烯DNA测序的设备，价格高达十几万美元。



19.石墨烯的应用---夜视

专业的夜视设备，将有望更轻便，方便携带。如果是用石墨烯的底片，并且在此底片上添加硫化铅晶体，结果就是夜视设备将更灵敏，更具有柔韧性。这样的话，就可以制造出更薄更方便携带的夜视镜咯！

6. 石墨烯应用

石墨烯是迄今为止世界上强度最大的材料，据测算如果用石墨烯制成厚度相当于普通食品塑料包装袋厚度的薄膜（厚度约10 万纳米），那么它将能承受大约两吨重物品的压力，而不至于断裂；第二：石墨烯是世界上导电性最好的材料。
石墨烯的应用范围广阔。根据石墨烯超薄，强度超大的特性，石墨烯可被广泛应用于各领域，比如超轻防弹衣，超薄超轻型飞机材料等。根据其优异的导电性，使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力。石墨烯有可能会成为硅的替代品，制造超微型晶体管，用来生产未来的超级计算机，碳元素更高的电子迁移率可以使未来的计算机获得更高的速度。另外石墨烯材料还是一种优良的改性剂，在新能源领域如超级电容器、锂离子电池方面，由于其高传导性、高比表面积，可适用于作为电极材料助剂。

7. 中国的石墨烯技术研究进展？

材料技术是科技进步的标志，在石墨烯研究领域，中国走在了前沿！

8. 石墨烯在互联网中的应用

石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种，而且比钻石还要牢固坚硬；作为单质，它在室温下传递电子的速度比已知导体都快。所以，可以用来作为超长距离的电讯号传输载体（线缆），以及晶体管、触摸屏等等。
科学家使用纳米材料石墨烯最新研制出了一款调制器，这个只有头发丝四百分之一细的光学调制器具备的高速信号传输能力，有望将互联网速度提高一万倍，一秒钟内下载一部高清电影指日可待。
石墨烯对于互联网来说，增加了互联网的宽度与深度：）