【石墨烯材料】石墨烯的九大应用研究，你知道多少？
说到石墨烯这一由碳元素组合而成的新星材料，就不得不提到它所在的“碳家族”。
碳的起源可以追溯到宇宙大爆炸时期，以各种形式存在于大气、地壳和生物之中，是地球上一切有机体生物的骨架元素，构成人体最重要的元素。
石墨烯的厚度仅为0.35nm，是迄今为止发现的最薄的二维材料。由于石墨烯的结构的特殊性，使得它具有非常优异的力学性能。基于石墨烯优异的性能和独特的结构，石墨烯在电子器件、纳米纤维、航空航天、国防、医药、屏蔽材料、导热材料、储能材料、传感器以及其他先进复合材料等领域都得到了广泛的应用。
1、国防装备
石墨烯的高强度，作为增强材料，石墨烯可用于多种军事平台的结构材料、装甲材料、身体防护设备等，中国研究人员利用细小的管状石墨烯构成一个拥有蜂窝状结构的泡沫材料，它像气球一样轻却像金属一样坚固。美国研究人员把柔软的石墨变成了强劲的“钢筋”，过程是把单层二维结构的石墨烯变成具有三维结构的石墨烯泡沫状材料，再用机械性能较强和高导电性的碳纳米管来强化该材料，从而制成“钢筋石墨烯”。
2、生物医药
石墨烯在生物医药领域具有广泛的应用前景，包括药物基因输送、肿瘤光热治疗、生物成像、电化学生物传感器、抗菌和组织工程等方面。石墨烯基纳米材料在伤口愈合、再生医学、组织和干细胞工程领域找到了新的发展方向，它具有卓越的力学性能（如强度、弹性和柔韧性），适用于平坦表面并影响各种功能。
3、石墨烯电池
石墨烯具有优良的透光性、高电子迁移性，更低的电阻性，因此它在电池方面的应用潜力很大。在电池生产中石墨烯可直接作为正负极材料，或是作为导电添加剂添加到正负极材料中，还有是作为涂层提高电池功率特性。充电和续驶里程问题一直困扰着新能源汽车，而石墨烯电池有望克服铅酸电池和传统锂电池的发展遭遇的“瓶颈”。
4、热管理
石墨烯具有优异的导热性能和导电性能，是目前已知导电、导热性最好的材料，有“新材料之王”、“黑金”之称。宇航派蒙作为国内石墨烯热管理应用领军企业，已经在新能源汽车、医疗健康、家居服饰等行业实现产品落地布局，打造研、产、销一体化的新格局。
5、抗菌材料
氧化石墨烯作为一种碳基纳米材料，其本质上是由石墨片剥离而来的一种表面含有羟基（-OH）、羧基（-COOH）和醛基（-CHO）等含氧官能团的二维材料。氧化石墨烯可以表现出与传统抗生素不同的抗菌机制，其抗菌作用始于自身与细菌细胞的相互作用，总体可分为细菌细胞膜破坏、氧化应激以及细菌捕获包覆。因此，在实际应用中氧化石墨烯的抗菌活性会受到一些物理和化学因素的影响，包括形态尺寸、外部环境、使用条件和抗菌助剂等。
6、石墨烯触摸屏
智能手机最关键的部件是有一块既能导电又非常透明的触摸屏，而石墨烯的良好的柔韧性、导电性和光学透明性完全能满足这一需求，比目前的透明电极材料氧化铟锡（ITO）更完美。研究人员已制造出由多层石墨烯和聚酯片基底组成的透明可弯曲的显示屏，用这种方法还可制造基于石墨烯的太阳能电池、触摸传感器、平板显示器、有机发光二极管等。
7、电磁屏蔽
石墨烯基材料因其独特的电磁性能（极高的电子电导和优异的磁学性能）和出众的力学性能（厚度薄且拉伸强度大）而具有超高的理论SE值，是新一代高屏蔽效能、宽频的轻质电磁屏蔽的首选材料之一。
研究表明，单层石墨烯在理想情况下可通过吸收损耗衰减电磁波，其电磁干扰屏蔽效能可达到16.5dB，对入射电磁波的屏蔽率为97.8%。此外，通过薄膜表面性质与厚度调控能够获得差异化电磁屏蔽能力及适用于不同电磁场景的电磁屏蔽材料。
8、超级电容器
石墨烯因其比表面积大、柔韧性好、机械性能好、导电性能好等优点，被广泛应用于超级电容电极。目前，在超级电容中，石墨烯的应用主要有两种：一是作为独立的电极材料；二是将石墨烯与金属、金属氧化物、导电高分子等电极材料混合形成复合电极。
9、半导体
场效应晶体管是一种利用电流在输入电路中的电流来控制输出环路的新型半导体器件。目前，许多晶体管采用的电极材料多为金、铝，其电阻大、反应不灵活、资源消耗大、透光率低、不易弯曲和变形。
而石墨烯的化学特性和铝类似，既有铝的优势，又克服了铝的缺陷，其化学性能比铝更稳定，电子迁移率也更高，并且与邻近层的材料接触的电阻非常低。高速晶体管沟道较短时，其响应速度也较快。
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