石墨烯的應用領域

......第二章石墨烯應用領域中國科學院預計，到2024年前后，石墨烯器件有望替代互補金屬氧墨烯的市場價格約為人民幣1000元/g，的經濟利益；石墨烯若能作為負極材料獲得鋰離子電池市場份額的10%，就可以獲得益。益.專業(yè)資料可編輯.......具體應用如下：2.1石墨烯鋰離子電池等性能，提高電動車的快充性能。.專業(yè)資料可編輯.......另外，如果將石墨烯和炭黑混合后作為導電添加劑加入鋰電池可以有效降低電池內阻，提升電池倍率充放電性能和循環(huán)壽命，而且電池的彎折對充放電性能沒有影響，因此電極采用石墨烯材料后，使電池具備高充放電速率是石墨烯電池具備快速充電的原因。在鋰電池中應用，石墨烯的主要功能包括兩個：一是導電劑，二是電電池中的應用2.1.1石墨烯作為鋰離子電池正極導電添加劑鋰電池正極材料導電添加劑，顯著提高充放電及導電性能，正極材料導電添加劑是石墨烯鋰電池應用中走在產業(yè)化最前端的一環(huán)。.專業(yè)資料可編輯.......面積的特殊結構所帶來的優(yōu)異電子傳輸能力，可顯著提高電極材料容量揮石墨烯導電劑用量預測高倍率性能和循環(huán)壽命，并改善電池的高低溫和安全性能。2.1.2石墨烯作為鋰離子電池負極材料石墨烯優(yōu)異的機械性能和化學性能使得其復合電極材料具備結構穩(wěn)定性，夠有效提高電極材料循環(huán)穩(wěn)定性。.專業(yè)資料可編輯.......達到800mAh/g。2.1.3石墨烯應用于鋰離子電池功能涂層鋁箔2.1.4石墨烯應用于鋰離子電池導電漿料鋰電池應用中走在產業(yè)化最前端的一環(huán)，石墨烯導電漿料技術成熟，成本墨烯在導電添加劑方面已經量產。2.1.5石墨烯基鋰硫電池理論能量密度，高導電石墨烯作為集流體，相比傳統的金屬集流體，其輕質的特點有助于提升電池整體的能量密度并，同時由于單質硫儲量豐富、價格低廉等特點，鋰硫電池被視為最具有發(fā)展前景的下一代高能量二次電，受到了研究者的廣泛關注。2.2石墨烯燃料電池FuelCell化學能直接轉化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池是將燃料具有的化學能直接變?yōu)殡娔艿陌l(fā)電材料輸運特性有望解決燃料電池核心部件“質子傳導膜”的燃料滲透難題，.專業(yè)資料可編輯.......2.3石墨烯紙蓄電池用石墨及活性物質利用率提升10%以上。池中可提升比容量和活性物質利用率；石墨烯可使鉛膏保持高孔率/有利2.4石墨烯超級電容超級電容器是一種介于傳統電容器和二次電池之間的電化學儲能裝置/.專業(yè)資料可編輯.......身具備超大的比表面積(2600m2/g)，應用于超級電容器電極能顯著提高儲能密度，其儲能密度與鉛酸電池接近，是超級電容器的理想使用壽命是目前鋰電池2倍，是傳統氫化電池的4倍，成本將比目前鋰電池2.5石墨烯太陽能電池石墨烯透過率高(單層為97.3%)，方塊電阻低，使用石墨烯能夠提聚合物材料復合形成大的給受體界面，有利于電池中激子的擴散速率和載流子遷移率的提高，消除由于電荷傳輸路徑被破壞產生的二次聚集。提升電池的光電轉換效率。隨著國家對新能源開發(fā)利用的重視程度，太陽能電池的產銷具備持續(xù)增長能力，石墨烯的出現正好為光伏產業(yè)中一些亟需解決的技術難題提供了解決方案，未來石墨烯在光伏行業(yè)大有可為。.專業(yè)資料可編輯.......2.6石墨烯儲存氫能源眾所周知，材料吸附氫氣量和其比表面積成正比，石墨烯擁有質量輕、臘大學設計了新型3D碳材料，孔徑尺寸可調，這種新型碳材料摻雜了鋰2.7石墨烯功能涂料墨烯成為新一代涂料的焦點。升聚合物的性能，因此石墨烯復合涂料成為石墨烯的重要應用研究領域。2.8石墨烯散熱涂料高，高功率的處理芯片帶來了更多的熱量，更快的處理速度和更低的電量.專業(yè)資料可編輯.......2.9石墨烯導電涂料現導電涂料所要達成的目標；而且由于石墨烯具備優(yōu)異的機械性能及熱性能，使得這種新型導電涂料更加耐用，更能適應復雜的應用環(huán)境，是極佳2.10石墨烯導電粘膠以天然鱗片石墨為原料，采用水系乳化劑，在機械振動下獲得可以石2.11石墨烯抗靜電涂料.專業(yè)資料可編輯.......接枝到石墨烯表面以增加與環(huán)氧樹脂的相容性，然后以溶液共混的方式將兩者均勻混合，改變混合體系中石墨烯的用量，可得到具有不同表面電阻2.12石墨烯防腐涂料石墨烯是已知最薄防腐蝕涂層，石墨烯做金屬保護膜已經成功應用，石墨烯能夠形成穩(wěn)定的導電網格，有效提高鋅粉的利用率，水性石墨烯涂涂料具有更為突出的耐鹽霧性。在傳統的磷酸涂料中添加少量石墨烯，可料的耐鹽霧時間提升1倍以上，其性價比優(yōu)于傳統涂料。2.13石墨烯透光涂料石墨烯由于單層透光率97.7%，具有良好的光學性能，可以在實現防2.14石墨烯耐磨涂料.專業(yè)資料可編輯.......2.15石墨烯建筑涂料2.16石墨烯導電油墨片等多種基材上實現印刷。.專業(yè)資料可編輯.......器等下一代輕薄、柔性電子產品中得到廣泛應用/市場前景巨大。2.17石墨烯電網防腐抗冰涂料利用新材料石墨烯研制出的全新的重防腐涂料/將應用在電網領域/今后電網的防腐抗冰能力有望大大提升。沿海地區(qū)化工廠數量多/空氣中含硫廢氣含量高/且鹽霧腐蝕嚴重/涂料中鋅含量只占20%甚至是零/而且性能至少提高兩倍/在不提高重防高國家電力系統的安全、保障國民經濟正常發(fā)展和人民生活有著重要意義。2.18石墨烯抗靜電塑料高分子材料在常規(guī)情況下為絕緣體/通常表面電阻為1012Ω·cm以上/.專業(yè)資料可編輯.......IT表面防塵2.19石墨烯導電塑料能力，以體現出少量添中都可順利添加，且分散良好。在聚乙烯體系中，石墨烯微片填充量為0.5%(質量分數)時，聚乙烯的應用效果明顯。通過采用石墨烯復合材料，可以使機身材料實現更多的導電性能，避些材料做些調整，如電腦外殼和艙內結構，那些不像主要結構那樣需要大2.10石墨烯增強塑料石墨烯在汽車工業(yè)有很大的應用空間，用它來增強汽車用復合材料將.專業(yè)資料可編輯.......2.21石墨烯輪胎有2.22石墨烯橡膠復合材料墨烯就能明顯提高橡膠復合材料的性能。料氣體阻隔性方面也有潛在的應用。.專業(yè)資料可編輯.......2.23運動產品用石墨烯發(fā)泡材料有益于提升公司鞋產品的舒適度及耐用性，屬于國家積極推進發(fā)展的創(chuàng)新材料。采用石墨烯發(fā)泡材料，有助于增強運動商品公司競爭力，獲得消費成品牌效應。2.24石墨烯防滲水塑料利用石墨烯研發(fā)防滲水塑料，外觀和觸感都與普通塑料無異，但防水力，對比常規(guī)塑料30分鐘不到的結果好了不少。2.25石墨烯金屬復合材料以及可加工性方面的缺陷，滿足軍備輕量化趨勢的需求。石墨烯復合對金屬的性能提升十分明顯，石墨烯—金屬復合材料強度度和鋼的抗打擊能力，改變金屬鋁“羸弱”的特性，非常適合軍工器械高強.專業(yè)資料可編輯.......2.26石墨烯電纜材料2.27石墨烯潤滑油\\2.28石墨烯補強填料.專業(yè)資料可編輯.......2.29石墨烯航天材料墨烯還可作為航天材料的傳感器\對大氣層或航天器本身進行檢石墨烯可以作為飛機輕型高強結構材料。、\在航天軍工等領域有廣泛應用。2.30石墨烯加熱組件石墨烯加熱組件預計在1~2年內成為應用增長點石墨烯可用于加熱2.31石墨烯纖維紡織物研究人員在連續(xù)化濕法紡絲技術的基礎之上成功研制出了第一塊由純.專業(yè)資料可編輯.......32石墨烯飛機2.33石墨烯高導電復合膜\\2.34石墨烯剎車片.專業(yè)資料可編輯.......2.35石墨烯3D打印原料2.36石墨烯柔性顯示設備液晶顯示屏和可穿戴設備市場中有望迎來廣泛的應用前景。2.37石墨烯納米銀線復合柔性透明導電膜2.38石墨烯觸控產品.專業(yè)資料可編輯.......烯，并用該石墨烯制造了柔性觸控屏；有限公司與嘉樂派科技有限公司發(fā)布了石墨烯手機。2.39石墨烯智能可穿戴設備得突破，如電子皮膚的研發(fā)成功，實現了可以任意彎曲與變形，仿人類觸感知的功能，未來會更好地適配可穿戴設備。2.40石墨烯芯片制造晶體管，有可能最終替代現有的硅材料，成為未來的超高速計算機的尺寸越小，其性能越好。數.專業(yè)資料可編輯.......這項技術或許會為芯片及相關行業(yè)帶來一場革命性的改變2.41石墨烯自旋電子電路開關原理就和過濾器一樣，只允許某一種自旋方向的電子通過，阻礙另一種自旋方向的電子，這樣可以使電子的“上”和“下”旋可以被區(qū)分開來，從而形2.42石墨烯單原子磁體存儲設備瑞士洛桑理工學院的物理學家用單個原子磁體在石墨烯上鋪裝成超級領域，兩三年之內第一批OLED石墨烯基電極產品將被生產出來并投入應2.44石墨烯相機感光元件的根據諾基亞官方消息，有兩款諾基亞高端安卓手機正在研發(fā)，分別是.專業(yè)資料可編輯.......2.45表面等離子共振石墨烯光電器件P接發(fā)光的二極管，正向和反向墨烯，利用銀納米顆粒的等離子場增強效應可將器件發(fā)光亮度提高一倍以0%，進一2.46石墨烯光電探測器在光電子領域，石墨烯這種無能隙存在的結構正吸引眾多研究人員的注意，這一特點在光電檢測器領域內尤為突出，石墨烯使得更高效率的近光電檢測器成為可能。新型石墨烯光電探測器可以檢測到比現有光電檢測器檢測能級還小十2.47石墨烯激光器.專業(yè)資料可編輯.......新型石墨烯基超晶格材料可以在可見到近紅外波段較寬的波長范圍激發(fā)出表面等離子體，光激發(fā)該超晶格材料可以得到波長可調的拉曼納米激覆蓋范圍廣—從可見光到近紅外光的波段等特點，有希望在納米光技術上生物醫(yī)學成像等方面取得應用上的新突破。2.48新型石墨烯深紫外光電探測器光電探測器，光譜分析結果顯示，該深紫外光電探測器具有非常強的光譜選擇性，在深紫外區(qū)域響應非常明顯，這些優(yōu)異的特性使得深紫外光電探測器在光電系統中具有重要潛在的應用。2.49石墨烯光調制器石墨烯已經證明了顯著的光學性質，包括由精細結構常數和可門控可調內源等離子體限定的視覺透明度。最近，石墨烯已經與其他2D材料例了道路。2.50石墨烯靜電揚聲器靜電揚聲器是一種通過振膜在靜電力作用下作前后振動來發(fā)聲的揚聲.專業(yè)資料可編輯.......2.51新型石墨烯振膜發(fā)音單元有科學家做出了石墨烯振膜的發(fā)聲單元，聲音效果非常理想，輕且能耗很低，基于這項科研技術，可讓使用電池驅動的便攜式無線振膜耳機續(xù)石墨烯比一般的振膜輕很多，會很快回彈到原始的位置，在設計時就可以有效地提升便攜式耳機的電池播放時間。2.52石墨烯超聲波麥克風單層原子厚的石墨烯很薄，重量輕，強度好，因此它對振動極為敏感。基于石墨烯制成的麥克風的聽覺范圍除了能覆蓋人類的聽覺范圍(從.專業(yè)資料可編輯.......來看，石墨烯麥克風都有巨大的潛力。2.53石墨烯電子流態(tài)控制設備美國賓西法尼亞州州立大學材料研究學院研制出一種基于雙層石墨烯的設備，該設備不僅提供了電子動量控制的實驗證據，更重要的是由于比互補金屬氧化物半導體(CMOS)晶體管需要最少的能量，散發(fā)更小的熱量，因此可能為電子學開創(chuàng)一個新的分支。在雙層石墨烯薄層的上下輸入一對格柵，然后添加了一個與平面垂直2.54石墨烯制備承受強電流材料速平衡。石墨烯再次證明了其神奇之處。一項實驗，證明了石墨烯中的電子流動性極強，反應速度極快。將氙離子和石墨烯薄膜上的超高電荷相碰撞，可以將石墨烯上極為精確的某點上的屬性使得石墨烯成為電子領域未來應用的強有力的備選材料。2.55石墨烯電磁屏蔽材料.專業(yè)資料可編輯.......隨著現代電子工業(yè)的快速發(fā)展，人類已經進入了電子信息化時代，越備在運行過程中會產生一定的電磁波，不僅會對周邊的電子電器設備產生一定的電磁干擾，同時也會對人類的身體產生一定的電磁輻射危害。前期已經在石墨烯基電磁屏蔽材料的制備以及性能研究方面取得一系列進展。近期，該團隊又在石墨烯基電磁屏蔽材料的結構設計與性能研究方面2.56石墨烯近場通信天線支付系統，安全卡和社交網絡。石墨烯旗艦項目的意大利合作伙伴CNR-ISOF的研究顯示，石墨烯2.57石墨烯諧振器.專業(yè)資料可編輯.......石墨烯具有很強的導電性，表現出很高的金屬導電率，即使沒有載流子的限制，Johnson噪聲也很低，熱交換引起的附加(1/f)噪聲維持在很了可能。將石墨烯進行化學生物修飾，使其對某一氣體或生物分子具有特重復地特異性檢測有毒化學氣體。2.58石墨烯壓力觸控傳感器觸控技術是指屏幕可感應不同的感壓力度觸控從而給出更豐富的功能。場景應用環(huán)境，為軟件硬件設計提供了充分的想象空間；現已通過了超過.專業(yè)資料可編輯.......2.59石墨烯應力傳感器手指上檢測關節(jié)活動；諾基亞和中科院物理所等均已宣子提高2.60石墨烯化學傳感器2.61石墨烯生物傳感器.專業(yè)資料可編輯.......感器領域研究的重點集中在以下兩個方面：一是石墨烯電化學生物傳感器，蛋白質傳感器等；二是石墨烯光學生物傳感器，包括熒光傳感器和基于共感器。既能快速傳遞電子，又能實現生物分子的選擇性檢測。2.62石墨烯血液分析傳感器感器，只需要很小的血量就能檢測各種成分。2.63石墨烯氣體傳感器某些HO和CO等)的檢測。22.64石墨烯電化學分析.專業(yè)資料可編輯.......出了電化學傳感的新型實驗平臺。石墨烯氧化物修飾電極上細胞色素C、HRP種金屬蛋白的直接電化學行為，發(fā)現石墨烯可促進其電子轉移動力學，而且其生物活性幾乎不受影響。定法用于生物傳感研究也有很多例子；免疫傳感是生物親和傳感的重要類別，在生物分析中占有重要地位；氧化石墨烯材料研制了三明治型免疫傳感器，該傳感器優(yōu)異的性能是因為石墨烯具有快速的電子轉移速度和大的2.65石墨烯基因測序第一個小到足以分辨兩個近鄰核苷堿基對的納米孔。比分離單個動物或人類細胞的薄膜還要薄數倍，石墨烯是當今世界上可用膜。2.66石墨烯量子點成像.專業(yè)資料可編輯.......好，具有良好的光學性質，例如，石墨烯量子點在生物成像中，具比有熒醫(yī)學領域的研究。2.67石墨烯心腦血管成像石墨烯在直觀繪制液體中的弱電場時，它可以用作一種異常敏感的照相系統的膠片，研究者期待這種新方法運用于人類心腦血管電學信號網絡研究者表示，石墨烯用于心腦血管成像可以更為輕松地測量單個細胞2.68石墨烯造影劑影劑)，輔助圖像的顯示。造影劑的劑量是慮造影劑對人體的毒性。.專業(yè)資料可編輯.......金屬元素并不是重點，重點是在經過試驗后，研究者發(fā)現，這種新型顯影劑完全沒有任何毒性跡象。在石墨烯和石墨中引入氟元素，可以得到更清2.69石墨烯藥物載體由于石墨烯具有單原子層結構，其比表面積很大，且由于其良好的生化的石墨烯，使石墨烯具有很好的水溶性，并且能夠在血漿等生理環(huán)境下腫瘤藥物在石墨烯上的高效負載．由于石墨烯具有很高的比表面積，阿2.70石墨烯治療糖尿病等慢性病韓國基礎科學研究所(IBS)納米顆粒研究中心的研究人員制造出一種基于石墨烯的糖尿病補片，它通過使用人汗液而允許準確地監(jiān)控糖尿病溫度監(jiān)控功能能夠系統性地校正汗液葡萄糖測量值?；谑┑目纱┐髟O備不僅能夠監(jiān)測汗液葡萄糖水平和pH值，而.專業(yè)資料可編輯.......因而允許多次治療。將這種設備連接到便攜式/無線的電和數據傳輸單位，從而能夠即時治療糖尿病。2.71石墨烯區(qū)分普通細胞與癌細胞細胞和石墨烯發(fā)生相互作用后，能夠通過拉曼成像技術區(qū)分出活躍的細胞在與石墨烯進行相互作用時，在石墨烯晶格中所產生的原子振動的能是革蘭氏陽性還是革蘭氏陰性。2.72石墨烯醫(yī)學抗菌要是依靠石墨烯的切割效果，它像刀一樣鋒利可以輕松的破壞細胞，使細沒有污染。這個方法相比之前的消毒有很多的優(yōu)點，價格上相對便宜，通過物理的過程中，也不會在人體殘留，這樣對人體的危害大大減輕。對于免疫功.專業(yè)資料可編輯.......2.73石墨烯治療細菌感染化硅納米片層(GS)作為納米載體，鐵磁納米粒子(MNPs)作為催化劑，構建一種具有靶向性且能“按需”釋放前藥抗壞血酸(AA)的載藥體系包裹的透明質酸被目標細菌所分泌的透明質酸酶降解，裝載的AA逐漸釋優(yōu)異的光熱性質，該體系可以實現化療/光熱協同抗菌作用。該抗菌體系還擁有廣譜性的抗菌性能，無論是對革蘭氏陽性菌(如金膜，并殺死受其保護的細菌。2.74石墨烯治療受損肌肉可以在實際治療中用于修復受損的肌肉組織。由于石墨烯性能較好，可以使用更少的添加劑，更少的材料，石墨烯于提高機械性能和導電性能，還能提高聚苯胺的生物相容性。外試驗中也觀察到，使用石墨烯和氧化石墨烯納米片時，細胞會有不同的.專業(yè)資料可編輯.......2.75石墨烯泡沫促使器官再生美國科學家研究發(fā)現，石墨烯泡沫能為肌管生長提供三維平臺，通過組織的支架材料。2.76石墨烯醫(yī)療穿戴設備烯在發(fā)熱過程中產生的8~14微米遠紅外線是最適合人體健康的波段，能強化各組織之間的新陳代謝和增加再生能力，提高機體的免疫能力，從而起到醫(yī)療保健作用，因此近兩年加入石墨烯加熱膜的智能內暖服飾受到追例如石墨烯遠紅外智能艾灸理療服，利用石墨烯發(fā)熱膜的遠紅外波段與人體自身的遠紅外波段高匹配度的特點，結合傳統醫(yī)學的艾灸原理，實熱到更好的效果，安全智能。2.77石墨烯中醫(yī)診脈手環(huán).專業(yè)資料可編輯.......\\市場。2.78石墨烯水凝膠生物電子器件植入體內研究活體組織行為。2.79可控溫的石墨烯發(fā)熱墻紙.專業(yè)資料可編輯.......以及革命性的超薄厚度，這讓它有以下優(yōu)點：身具備極強阻燃性，采用高溫阻燃發(fā)熱墻布生產工藝，滿足國家安全性能②高效節(jié)能。超強導熱性的石墨烯發(fā)熱源，發(fā)熱快，效率高，制熱均烯特有屬性，可輻射出8-15um遠紅外光波，其與人體所輻射的遠紅外光理療作用。季節(jié)空氣濕度大，使用發(fā)熱墻紙可快速蒸發(fā)室內水分，除濕并防止衣物家濕疹。比起地暖的高成本，油汀的土造型，小太陽的安全隱患，石墨烯發(fā)熱墻紙.專業(yè)資料可編輯.......發(fā)熱墻紙會普遍出現在每一個現代家庭中。2.80石墨烯環(huán)保材料氧化石墨烯(GO)烯在環(huán)保領域吸附上的應用際測量值在自身質量的400-500倍，是目前已知的吸油性.專業(yè)資料可編輯.......能最好產品的2-4倍，而且理論值可達到自身質量的900倍，且只吸油不吸彈性不受溫度影響，沒有溫度依賴性，甚至可以在極寒或者極熱的地區(qū)工、地它不但可與有機污染物產生絡合反應，起到良好的吸附效果，還能將細菌.專業(yè)資料可編輯.......依然能有效地截留PM2.5，同時保證了濾材較低的呼吸阻力，解決了多數吸不暢的問題。金屬污染放射性污染物氧化石墨烯具有非凡的吸附能力，能夠快速除去污染水體中的放射性過程也將跨越多個pH值。得.