石墨烯的十大應(yīng)用

石墨烯因其高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性和高強(qiáng)度的優(yōu)異性能而被稱為神奇材料，它擁有大量可以完全改變的應(yīng)用，從燈泡到芯片，從電池到觸摸屏，從智能手機(jī)到新能源汽車……以下是石墨烯的一些最新應(yīng)用。

1.石墨烯電池

在電池生產(chǎn)中，石墨烯可直接用作正極和負(fù)極材料，或作為正極和負(fù)極信息的導(dǎo)電添加劑，并可作為改善電池功率特性的涂層。充電和行駛距離的問(wèn)題一直困擾著新能源汽車，因?yàn)殂U酸電池和傳統(tǒng)鋰離子電池的發(fā)展遇到了瓶頸，石墨烯電池有望取得突破。在最近的上海車展上，一些汽車公司推出了一款石墨烯鈦酸鋰離子電池，可在10-15分鐘內(nèi)快速充電，充放電次數(shù)超過(guò)4萬(wàn)次，行駛里程超過(guò)1000公里。

2.石墨烯集成電路

石墨烯具有超高的電子轉(zhuǎn)移能力和優(yōu)異的導(dǎo)熱性，有望取代目前廣泛使用的硅，成為下一代集成電路的基礎(chǔ)。2010年，美國(guó)的一組研究人員制造了第一個(gè)石墨烯晶體管，并將其集成到集成電路中。2016年，我國(guó)科學(xué)家研制出第一臺(tái)低噪聲放大單片集成電路。

3.石墨烯觸屏

智能手機(jī)最關(guān)鍵的組成部分是一個(gè)導(dǎo)電的、非常透明的觸摸屏，石墨烯出色的靈活性、導(dǎo)電性和光學(xué)透明度完美地滿足了這一要求，優(yōu)于目前的銦錫氧化物(ITO)電極數(shù)據(jù)。韓國(guó)的研究人員已經(jīng)制造出了由多層石墨烯和聚酯基材、基于石墨烯的太陽(yáng)能電池、觸摸傳感器、平板顯示器、有機(jī)發(fā)光二極管等制成的柔性顯示屏。

4.石墨烯的記憶

英國(guó)和韓國(guó)的研究人員也在致力于開(kāi)發(fā)基于go的靈活、透明的存儲(chǔ)系統(tǒng)。根據(jù)新型石墨烯存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，成本低、功耗低、重量輕、體積小、存儲(chǔ)密度高，可進(jìn)行三維積累。例如，英國(guó)研發(fā)的石墨烯二氧化鈦只有50納米長(zhǎng)，8納米厚，可在5納秒內(nèi)讀寫(xiě)。隨著以石墨烯為基礎(chǔ)的電子設(shè)備(如觸摸屏和內(nèi)存)的發(fā)展，靈活、完全可視的智能手機(jī)的未來(lái)將成為現(xiàn)實(shí)。

5.石墨烯超級(jí)數(shù)據(jù)

美國(guó)研究人員通過(guò)將一層二維石墨烯轉(zhuǎn)化為三維結(jié)構(gòu)的石墨烯泡沫，再用機(jī)械強(qiáng)度高、導(dǎo)電性好的碳納米管加以強(qiáng)化，從而將柔軟的石墨變成了堅(jiān)固的鋼筋。我們的研究人員使用微小的石墨烯管來(lái)形成一種泡沫材料，這種材料輕如氣球，堅(jiān)固如金屬，有一天可以用來(lái)制作防彈衣、坦克裝甲等等。

癌癥被早期診斷

我國(guó)科學(xué)家首次發(fā)現(xiàn)石墨烯有助于早期識(shí)別癌癥。當(dāng)體內(nèi)出現(xiàn)異常情況時(shí)，作為核酸分子標(biāo)志物的cmocroRNA的含量也會(huì)在血清、尿液和唾液中發(fā)生變化，但一般的檢測(cè)方法很難捕捉到。石墨烯的強(qiáng)吸附能力可大大提高檢測(cè)靈敏度。通過(guò)對(duì)捕獲的cmocroRNA進(jìn)行綜合分析，可以得出體內(nèi)是否存在癌變，以及何種癌變，對(duì)各類癌變的早期診斷和治療具有重要意義。

7.石墨烯人工喉

人的聲音只能發(fā)出聲音，卻感覺(jué)不到聲音。假如有一種材料可以同時(shí)感知和發(fā)出聲音，并且足夠靈活地制造出人造喉頭，它就可以解決像霍金這樣的肌肉萎縮癥患者，甚至是聾人的問(wèn)題。最近，我國(guó)的研究人員利用多孔石墨烯數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)了這種集成聲學(xué)裝置，它通過(guò)熱聲效應(yīng)發(fā)出聲音，并通過(guò)壓阻效應(yīng)接收聲音信號(hào)。

8.石墨烯的燈泡

現(xiàn)在傳統(tǒng)的白熾燈泡已經(jīng)逐漸被白色LED所取代，雖然LED照明能耗低，效果好，但是價(jià)格高，而且生產(chǎn)要稀土元素作為原始信息。在英國(guó)，科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種新型石墨烯燈泡，它的結(jié)構(gòu)更堅(jiān)固，而且比LED燈泡更便宜，使其使用壽命更長(zhǎng)，能耗降低10%。

9.海水淡化過(guò)濾膜

目前的海水淡化方法要大量的能源，成本高，而且對(duì)環(huán)境有負(fù)面影響。英國(guó)研究人員正在研究一種相對(duì)便宜的用于海水淡化的氧化石墨烯過(guò)濾器。這是一種允許水分子通過(guò)和鹽離子濾出的膜。它不要高溫高壓，是海水淡化的低成本替代品。

10.石墨烯凈化海綿

科學(xué)家們利用石墨烯海綿的高比表面積來(lái)吸收有毒有害物質(zhì)，這些物質(zhì)的重量可達(dá)其自身重量的100倍，然后對(duì)其進(jìn)行回收處理。我國(guó)科學(xué)家在普通海綿表面均勻地涂上石墨烯，利用其導(dǎo)電、疏水、親油的特性吸收海面上的漏油。