最接近实用的石墨烯应用领域有哪些?
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/14 14:26:23
最接近实用的石墨烯应用领域有哪些?
最接近实用的石墨烯应用领域有哪些?
最接近实用的石墨烯应用领域有哪些?
电池,导线,电脑,电极
石墨烯不仅是已知材料中最薄的一种,还非常牢固坚硬；作为单质,它在室温下传递电子的速度比已知导体都快.
应用前景
在纳电子器件方面的应用
2005年,Geim研究组[3 J与Kim研究组H 发现,室温下石墨烯具有l0倍于商用硅片的高载流子迁移率(约10 am /V·s),并且受温度和掺杂效应的影响很小,表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性(300 K下可达0．3 m),这是石墨烯作为纳电子器件最突出的优势,使电子工程领域极具吸引力的室温弹道场效应管成为可能.较大的费米速度和低接触电阻则有助于进一步减小器件开关时间,超高频率的操作响应特性是石墨烯基电子器件的另一显著优势.此外,石墨烯减小到纳米尺度甚至单个苯环同样保持很好的稳定性和电学性能,使探索单电子器件成为可能.
代替硅生产超级计算机
科学家发现,石墨烯还是目前已知导电性能最出色的材料.石墨烯的这种特性尤其适合于高频电路.高频电路是现代电子工业的领头羊,一些电子设备,例如手机,由于工程师们正在设法将越来越多的信息填充在信号中,它们被要求使用越来越高的频率,然而手机的工作频率越高,热量也越高,于是,高频的提升便受到很大的限制.由于石墨烯的出现,高频提升的发展前景似乎变得无限广阔了. 这使它在微电子领域也具有巨大的应用潜力.研究人员甚至将石墨烯看作是硅的替代品,能用来生产未来的超级计算机.
光子传感器
石墨烯还可以以光子传感器的面貌出现在更大的市场上,这种传感器是用于检测光纤中携带的信息的,现在,这个角色还在由硅担当,但硅的时代似乎就要结束.去年10月,IBM的一个研究小组首次披露了他们研制的石墨烯光电探测器,接下来人们要期待的就是基于石墨烯的太阳能电池和液晶显示屏了.因为石墨烯是透明的,用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性. [2]
基因电子测序
由于导电的石墨烯的厚度小于DNA链中相邻碱基之间的距离以及DNA四种碱基之间存在电子指纹,因此,石墨烯有望实现直接的,快速的,低成本的基因电子测序技术.[4][5]
减少噪音
美国IBM 宣布,通过重叠2层相当于石墨单原子层的“石墨烯(Graphene)”,试制成功了新型晶体管,同时发现可大幅降低纳米元件特有的1/f.石墨烯,试制成功了相同的晶体管,不过与预计的相反,发现能够大幅控制噪音.通过在二层石墨烯之间生成的强电子结合,从而控制噪音.噪声.
其它应用
石墨烯还可以应用于晶体管、触摸屏、基因测序等领域,同时有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破.中国科研人员发现细菌的细胞在石墨烯上无法生长,而人类细胞却不会受损.利用这一点石墨烯可以用来做绷带,食品包装甚至抗菌T恤；用石墨烯做的光电化学电池可以取代基于金属的有机发光二极管,因石墨烯还可以取代灯具的传统金属石墨电极,使之更易于回收.这种物质不仅可以用来开发制造出纸片般薄的超轻型飞机材料、制造出超坚韧的防弹衣,甚至能让科学家梦寐以求的2.3万英里长太空电梯成为现实.