快速（sù）進入技術（shù）成熟期：石墨烯四（sì）個（gè）應用領（lǐng）域（yù）簡析

快速進入技術成熟期：石墨烯四個應用領域簡析

石墨烯又稱單層油墨（mò），是一種硬度最高、韌性最強的（de）二維納米材料，由於其獨特的納米結構和優異的物理化學性（xìng）能，在電子、光（guāng）學、磁學、生物（wù）醫學、催化、能等領域具有廣闊的應用前景。GY存（cún）儲和傳（chuán）感器。石墨（mò）烯技術被公認為（wéi）21世紀的未來材料和革命性材料，與石墨烯有關的專利開（kāi）始呈現爆炸性增長（2010年（nián）為353項，2012年為1829項），總體而言，石墨烯技術進入了快速增長期，迅速躍升（shēng）到技術成熟階段，石墨烯技術的全球競爭。研發布局日趨激烈，各國技術優勢（shì）逐步形成。

石墨烯於2004年出現在實驗室，當時曼（màn）徹斯特大學的（de）兩位科學家Andre Jem和Kostya Novoselov發現，他們可以（yǐ）用一種非常簡單的方法得到更薄和更（gèng）薄的石墨（mò）片。他們從石墨上剝離石墨片，然後將石墨片的兩麵粘到（dào）一個特殊（shū）的膠（jiāo）帶上，撕下膠帶，然後繪製出圖表。ITE片材可分為兩部分，連（lián）續這樣做，片材變得越來（lái）越薄。最後，他們得到了一種隻有一層（céng）碳原子組成的薄膜，即石墨（mò）烯，從（cóng）此，製備石墨烯的新方法層出不窮。經過五年的發展，人們發現石墨烯進入（rù）工業生產領域並（bìng）不遙遠，因此他們在2010年獲得了諾貝（bèi）爾物理學獎。

中國科學院最近發（fā）布的一份報告指出，石墨烯的研究和工（gōng）業化繼續升溫。根據石墨烯專利的分布（bù）情況（kuàng），石墨烯應（yīng）用技術的研（yán）究熱點（diǎn）包括：用作鋰離子電池電極材料的石墨烯、太陽能電池電極（jí）材料、薄膜晶（jīng）體管製備、傳感器、半導體器（qì）件（jiàn）、複合材料製備、透明顯示屏觸摸屏、透明電子（zǐ）器件（jiàn）等。電子線路等主要集中在以下四個方（fāng）麵：

（1）傳感器領域。石墨烯因其獨特的二維結構而廣泛應用於傳感器領域（yù）。它具有體積小、表麵積大、靈敏度（dù）高、響應時間快、電（diàn）子傳遞（dì）快、蛋白（bái）質易於固定和活性（xìng）保持等特點（diǎn），可以提（tí）高傳感器（qì）的性能（néng），主要用於製作氣體、小生物分子、酶和（hé）DNA的電（diàn）化學傳感器。新加坡城市大學開發了一種石墨烯光傳感器，其靈敏度是普通傳感器的1000倍；美國倫斯勒理工學院開發（fā）了一種廉價的石墨烯海綿傳感（gǎn）器，其性能遠遠優於現有的商用氣體傳感器。

（2）儲能和新的顯示區域。石墨烯具有良好（hǎo）的導電（diàn）性和透明度。石墨烯作為一種透明導電電極材料，在觸（chù）摸屏、液晶顯示器、儲能電池等領（lǐng）域有著良好（hǎo）的應用（yòng）前景，是觸摸屏製造中最有潛力的氧化銦錫（xī）替代品（pǐn）。三星、索尼、慧瑞、3M、豐田、東芝等龍（lóng）頭企業都專注於這一（yī）領域的研發，德州大學奧斯汀分校的研究人員（yuán）利用KOH對石墨烯進行化學改性，並將其重建成（chéng）多孔結構。超級電容器的儲能密度接近（jìn）鉛酸電（diàn）池的儲能密度，密歇（xiē）根理工大學的科學家們研製出了一種獨（dú）特的蜂窩（wō）狀三維石墨烯電（diàn）極，光電轉換效率為7.8%，成本低廉，有望取代太陽能電（diàn）池中的鉑，東芝研製出了GR。亞phene和銀納米（mǐ）線複合透明電極，並實現了大麵積。

（3）半導體材料。石墨烯被認為是替代矽的理想材（cái）料。大量實力雄厚的企業研製（zhì）出石墨烯半導體器件，韓國成正關大學研製出一種高穩定的n型石墨烯（xī）半導體，長期在空氣中使用（yòng），美國哥倫比亞大學研（yán）製出石墨烯矽光電混（hún）合芯片（piàn）。它在光互（hù）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（gāo）達100GHz的石墨烯場效應（yīng）晶體管（FET），它遠高於（yú）同一柵（shān）極的最先進矽晶體管的截止頻率（40GHz）。NGTH。

（4）生物醫學領域。石（shí）墨烯及其衍（yǎn）生物廣泛（fàn）應（yīng）用（yòng）於納米給藥係統、生物檢測、生物成像（xiàng）和癌症治療。基於（yú）石墨烯的生物器件或生物傳感器可用於細菌分析、DNA和蛋白質檢測（cè）。例如，賓夕法尼亞大學在（zài）T.美國可以快速完成DNA測序，石墨烯量子點（GQDS）被用於生物成（chéng）像。與熒光體相比，量子點具有（yǒu）熒光更穩（wěn）定、無光漂白、無光衰減等優點，盡管石墨烯在生物醫學領域的應用尚處於起步階段，但它是最有前（qián）景的（de）工業化應用之一。

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