石墨烯是目前世上最薄卻、最堅(jiān)硬的納米材料，它具有極好的導(dǎo)電性和傳熱性，同時(shí)不失彈性。目前，石墨烯已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于在電子、航天軍工、新能源新材料等領(lǐng)域，未來將延伸至更廣闊的領(lǐng)域。

如今，石墨烯被公認(rèn)為“徹底改變21世紀(jì)的新材料”，世界各國(guó)科研人員都在竭盡所能進(jìn)行研發(fā)工作，希望發(fā)現(xiàn)更多新興應(yīng)用領(lǐng)域。那么，作為“新材料之王”的石墨烯有哪些應(yīng)用呢？

1.下一代超級(jí)計(jì)算機(jī)

石墨烯是目前已知導(dǎo)電性能最好的材料，這種特性尤其適合于高頻電路。因此，石墨烯被認(rèn)為是硅的替代品，可制造超微型晶體管，用來生產(chǎn)未來的超級(jí)計(jì)算機(jī)。據(jù)稱，石墨烯制造的計(jì)算機(jī)處理器運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍，且能耗更低。

這并非空想，今年年初，中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所在石墨烯研究中取得新進(jìn)展：采用銅蒸氣輔助，采用Cu-Ni合金在國(guó)際上首次報(bào)道了1.5英寸石墨烯單晶的超快生長(zhǎng)，論文于2月24日在NatureMaterial上發(fā)布同時(shí)研究論文于2月24日在small上在線發(fā)表。

“太空電梯”

2.“太空電梯”纜線

將太空衛(wèi)星用纜線與地面聯(lián)接起來，一直都是科學(xué)家們的夢(mèng)想。但實(shí)現(xiàn)這一構(gòu)想并不容易，纜線就是最大的問題之一。時(shí)至今日，終于出現(xiàn)了可以制造這種太空纜線的特殊材料，這就是石墨烯。

美國(guó)研究人員稱，“太空電梯”的最大障礙之一，就是如何制造出一根從地面連向太空衛(wèi)星、長(zhǎng)達(dá)23000英里并且足夠強(qiáng)韌的纜。美國(guó)科學(xué)家證實(shí)，地球上強(qiáng)度最高的物質(zhì)“石墨烯”完全適合用來制造太空電梯纜線。為了激勵(lì)科學(xué)家發(fā)明出制造太空電梯纜線的堅(jiān)韌材料，美國(guó)NASA此前還發(fā)出了400萬美元的懸賞。

3.智能服裝

石墨烯的重要特點(diǎn)就是它的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性?，F(xiàn)在市面上已經(jīng)出現(xiàn)了一些能夠“發(fā)電”的衣物。這種智能紡織品中帶有光伏材料或運(yùn)動(dòng)發(fā)電裝置，當(dāng)手機(jī)需要充電時(shí)，衣服就能充當(dāng)移動(dòng)電源補(bǔ)給電力，而石墨烯的導(dǎo)熱性還能為人體提供紅外理療功能。

目前，研究人員已經(jīng)研發(fā)了帶有石墨烯壓力傳感器和心率傳感器的智能服裝，它們可以采集人體的心率、血氧等生理健康數(shù)據(jù)。未來我們的衣服將會(huì)和手機(jī)之間通過藍(lán)牙連接，不需要其他智能穿戴設(shè)備就能收集自己的健康情況。

4.太陽能電池

石墨烯透明導(dǎo)電膜對(duì)于包括中遠(yuǎn)紅外線在內(nèi)的所有紅外線都具有高透明性，是轉(zhuǎn)換效率非常高的新一代太陽能電池最理想材料。而石墨烯優(yōu)良的彈性和延展性也使它成為制造太陽能電池最理想的候選者。

西班牙的一家光子科學(xué)研究所的研究表明，相比于硅，石墨烯能夠更高效地進(jìn)行光電轉(zhuǎn)化。硅每吸收一個(gè)光子只能產(chǎn)生一個(gè)電流電子，而石墨烯能產(chǎn)生多個(gè)電子，但目前石墨烯太陽能電池依然處于理論階段。

太陽能電池

5.醫(yī)療傳感器

AMBER材料科研中心發(fā)現(xiàn)，如果將含有石墨烯的橡皮泥長(zhǎng)度拉伸1%，那么電流就會(huì)調(diào)整5倍。非常小的機(jī)械變化都會(huì)產(chǎn)生巨大的電流變化。

在對(duì)石墨烯橡皮泥進(jìn)行的多項(xiàng)測(cè)試中，研究人員將這種符合材料分別放置在人的胸部和頸部，用來測(cè)量呼吸、脈搏和血壓。研究結(jié)果表明，對(duì)于應(yīng)變式傳感器和壓力傳感器來說，這種復(fù)合材料擁有前所未有的靈敏度，是現(xiàn)有傳感器的數(shù)百倍，未來有望應(yīng)用于醫(yī)療傳感器中。

6.觸控面板材料

目前的觸控常用材料是氧化鋁銦錫，而石墨烯無論是在機(jī)械強(qiáng)度還是柔韌度方面，都要強(qiáng)于這種材料。用石墨烯制作的觸控面板，不僅可以讓觸控層的柔韌度更好，也可以提升觸控的手感。

有研究人員表明，通過化學(xué)氣相沉積法就可以制成大面積的、連續(xù)、透明和高導(dǎo)電率的石墨烯薄膜，這種薄膜的能量轉(zhuǎn)率大約是鋁氧化銦錫的二分之一。目前，已經(jīng)有可穿戴設(shè)備開始考慮采用石墨烯觸控層，可以想象，未來的觸控世界有可能被石墨烯主宰。

超輕型飛機(jī)材料

7.航空航天材料

航材院基于鋁基石墨烯材料的研究，利用石墨烯高強(qiáng)、高模量的特性，以及航材院生產(chǎn)石墨烯粉末品質(zhì)高、比表面積大和易于分散的特點(diǎn)，成功研制出700MPa級(jí)別以上的石墨烯鋁基復(fù)合材料，以及彈性模量95GPa以上石墨烯鋁基復(fù)合型材。

航材院首創(chuàng)“石墨烯增強(qiáng)金屬基納米復(fù)合材料”，不但發(fā)明了一類具有優(yōu)異性能的新型高端金屬基納米復(fù)合材料，該材料還將對(duì)未來航空航天器帶來革命性變革。

8.新型塑料包裝

當(dāng)下塑料包裝十分普及，但其防水性卻比較差。有研究團(tuán)隊(duì)利用獨(dú)有的工藝將單層石墨烯與塑料聚合物膜結(jié)合在一起。加入石墨烯的塑料防水性提升顯著，實(shí)現(xiàn)了將水汽含量每天控制在0.000030g/以內(nèi)。

此外，混合石墨烯塑料包裝延長(zhǎng)了設(shè)備的保存期?；诩铀倮匣瘜?shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)，研究人員認(rèn)為那些用混合石墨烯塑料包裹的產(chǎn)品有保存1年的潛力，對(duì)比常規(guī)塑料效果顯著。

除了以上這些新型應(yīng)用之外，石墨烯還被用于制造出紙片般薄的超輕型飛機(jī)材料、超堅(jiān)韌的防彈衣等其他眾多領(lǐng)域?？梢?，石墨烯不愧為“新材料之王”，相信隨著技術(shù)的成熟，研究的深入，未來石墨烯應(yīng)用將拓展至更為廣闊的領(lǐng)域。

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