石墨烯是什么材料？神奇材料的十种最佳用途

石墨烯是一种具有单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，其中通过SP杂化连接的碳原子紧密堆积。石墨烯具有优异的光学、电学和力学性能，在材料科学、微纳加工、能源、生物医学和药物输送等领域具有重要的应用前景。它被认为是未来的革命性材料。石墨烯因其具有高导电性、高导热性、高强度等优异性能，被称为“神奇材料”。它可能会彻底改变大量的应用，比如灯泡、芯片、电池、触摸屏、智能手机、新能源汽车。石墨烯可以胜任众多领域。下面就来盘点一下石墨烯的各种用途吧！

石墨烯集成电路

石墨烯因其超强的透射性能和优异的导热性也被认为是硅的替代品。石墨烯不出意外应该是下一代电路板材料。早在2011年，一个国外团队就开发出了一种最先进的“石墨烯晶体管”，并将新开发的晶体管集成到一种新的电子电路中进行实验。几年后的2016年，我国一些研究团队研制出世界上第一个“低噪声放大器单片集成电路”，填补了空白。

石墨烯电池

在电池的生产中，可以用作正负极的高端材料是石墨烯。石墨烯还可以作为导电的“添加剂”，提高电池的效率。一般来说，使用石墨烯的电池可以提高电池的整体效率。传统电池的充电时间和效率无法得到有效解决，因为传统铅酸电池和一般传统锂电池的发展都遇到了“问题”，而新型石墨烯电池可以突破这一限制。在车展上，一些汽车公司推出了石墨烯钛酸锂电池，可以在15~20分钟内实现快速闪充。石墨烯电池也可以连续充放电5万次以上。使用石墨烯电池的混合动力汽车一般续航里程在900公里左右！

石墨烯触摸屏

智能手机的关键组件

它是一个导电且非常透明的触摸屏。由于石墨烯优异的柔韧性、优异的导电性和突出的光学透明性，石墨烯可以用来制作手机屏幕，而且石墨烯比目前的材料氧化铟锡更好。国外一个研究团队开发了一种由多层石墨烯和聚酯材料组成的柔性屏幕。利用这项技术，我们还可以制造石墨烯电池、触摸传感器和其他控制器，以及平板和先进的发光二极管。

石墨烯超级材料

美国研究人员将柔软的石墨变成了一根强大的“钢条”。在这个过程中，石墨烯转化为具有三维结构的石墨烯泡沫材料，然后对机械性能强、导电性高的碳纳米管材料进行增强，从而制成“增强石墨烯”。中国研究人员使用微小的管状石墨烯形成蜂窝泡沫。它像气球一样轻，但像金属一样坚固。未来可用于制作防弹衣、坦克装甲等。

石墨烯存储器

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国外的研究人员他们一直都在开发关于石墨烯的存储系统。为什么要开发这个系统呢，因为，基于石墨烯的存储材料系统它具有制造成本低、重量轻、能耗较低、体积比较小、存储空间大等特点。比如，有一种石墨烯二氧化钛制作的存储器它只有55纳米长，7纳米厚，读取和写入几乎是一瞬间完成（也就是5纳秒）。随着基于石墨烯的触摸屏和存储器等电子设备的不断发展，灵活、全透明的智能手机将成为未来的现实。

石墨烯“人工喉”

众所周知，人类的喉咙它只能发出声音，却不能感知出声音，如果我们能有一种既能感知又能发声的材料，且具有一定的“灵活性”，比如把它做成“人工喉咙”，我们或许就能解决像已故科学家霍金这样肌肉萎缩患者甚至是一些聋哑人的语言问题。最近几年，我国的科学研究人员利用石墨烯研究开发了这种“声学装置”。它通过热声效应发声，通过压阻效应接收声音信号。

癌症早期诊断

我国的科学研究者他们首次发现了石墨烯可以帮助癌症的早期诊断。当体内出现异常情况时，血清、尿液和唾液中核酸分子生物标记物cmocrrna的含量也会发生变化，但一般检测方法难以捕捉。由于石墨烯的强吸附，检测灵敏度可以大大提高。通过对捕获到的cmocrrna进行综合分析，可以得出人体是否有癌变，是什么样的癌症，这对各种癌症的早期诊断和治疗具有重要意义。

石墨烯灯泡

现在传统的白炽灯泡已逐渐被白色LED取代。虽然LED光源有各种各样的好处，但是LED光源的价格比较高，且需要稀土作为制作的其中一种材料。在英国，科学家开发了一种新型石墨烯灯泡，其结构比led更坚固，价格更低，可以延长灯泡的使用寿命，并进一步降低10%的能耗。

石墨烯除污海绵

科研人员利用石墨烯“海绵”的特性来去除和吸附各种有毒有害的一些物质。吸附容量可达其自身重量的数百倍。吸附后，经处理后可循环使用。中国科学家将石墨烯涂层均匀地包裹在普通海绵表面，并利用其导电性、疏水性和亲油性来吸收泄漏在海面上的浮油。

海水淡化滤膜

到目前为止淡化海水的成本极其昂贵，且需要耗费大量的资源，而且会对环境造成一定的污染。英国研究人员正在研究用于海水淡化的相对便宜的氧化石墨烯滤膜。这是一种选择性膜，允许水分子通过，盐离子过滤掉。它不需要高温和高压，因此是海水淡化的低成本替代品。