文档介绍：石墨烯的应用前景分析
石墨烯的应用前景：引言
碳原子呈六角形网状键合的材料“石墨烯”具有很多精彩的电特性、热特性以及机械特性。具体来说，具有在室温下也高达 20 万 cm2/Vs 以上的载流子迁移率，以及远远超过铜的对大电流密度物理学家组织网 2022 年 6 月 10 日 报道,美国科研人员
利用石墨烯制造纳米电路领域取得突破性进展。设计出了简便、快速的纳米电线制造方法,能够调谐石墨烯的电学特征,使氧化石墨烯从绝缘物质变成导电物质。
美国曼彻斯特大学的争辩人员用石墨烯制成了分子级电子电路。石墨烯可以被刻成拥有单个晶体管的电子电路,其尺寸不比分子大多少,晶体管尺寸越小,其功能越强。争辩人员还表示,从氧化石墨烯到石墨烯的简洁转换是制造导电性纳米线的重要途径,其不仅可应用于软性电子学领域,还有望用于生产与生物兼容的石墨烯电线 ,可被用于测量单个生物细胞的电子信号。
、优良的太阳能电池
由于石墨烯是透亮的,用它制造的电板比其他材料具有更优良的透光性。透亮的石墨烯薄可制成优良的太阳能电池。美国鲁特格大学开发出一种制造透亮石墨烯薄膜的技术,这是一种几厘米宽、1～5nm 厚的薄膜。石墨烯薄膜是一种平坦的单原子碳薄,可用于取代透亮导
电的 ITO 电极用于有机太阳能电池。这些薄膜还用于取代显示屏中的硅薄膜晶体管。石墨烯运送电子的速度比硅快几十倍,因而用石墨烯 制成的晶体管工作得更快、更省电。美国南加州大学的争辩人员开发 了一种柔性碳原子薄膜透亮材料,并用它制作出有机太阳电池。
、单分子传感器
美国伦斯勒理工学院的争辩者最近发表的三项争辩成果说明石墨烯应当用于制造风力涡轮机和飞机机翼的增加复合材料。石墨烯可用作吸附剂、催化剂载体、热传输媒体,可制成具有精细构造的电 子元件,应用于电池/电容器,即使在生物技术方面也可得到应用。
2022 年,美国莱斯大学利用该石墨烯量子点 ,制作单分子传感器。莱斯大学将石墨烯薄片与单层氦合形成石墨烷。氦使导电的石墨烯变换成为绝缘的石墨烷。争辩人员移除石墨烯薄片两面的氦原子岛, 就形成了被石墨烷绝缘体包围的、微小的导电的石墨烯阱。该导电的石墨烯阱就可作为量子阱。量子点的半导体特性要优于体硅材料器 件。这一技术可用来制作化学传感器、太阳能电池、医疗成像装置或是纳米级电路等。
〔7〕、触摸面板试制品不断面世
除了高速高灵敏度器件之外，透亮导电膜也是最接近有用化的的应用例。设想作为目前普遍使用的 ITO 的替代材料，用于触摸面板、柔性液晶面板、太阳能电池及有机 EL 照明等。试制品也接二连三地面世。
透亮导电膜这一用途备受期盼的缘由在于，石墨烯具备较高的载
流子迁移率且厚度较薄。一般来说，高透亮性与高导电性是互为相反 的性质。从这一点来看，ITO 正好处在透亮性与导电性微妙的此消彼长〔Trade-off〕关系的边缘线上〔如以下图〕。这也是超越ITO 的替代材料迟迟没有消灭的缘由。
石墨烯在理论上有望避开这种此消彼长的关系成为抱负的透亮 导电膜。其缘由是，由于载流子迁移率格外高，即使载流子密度较低， 导电性也不简洁下降。而载流子密度较低的话，会比较简洁穿过更大波长范围的光。相当于单个原子的超薄厚度同样有助于提高透亮性。不仅是可见光，石墨烯还可透过大局部红外线，这一性质目前已为人所知。因此，对