【材料】石墨烯主要的應用領域有哪些？

石墨烯基材料顯示了在高效能源儲存設備中的優(yōu)勢。研究人員報道了石墨烯基材料的特殊電學性能，將可能用于生產更好的儲能設備。這種發(fā)展方向符合盧森堡大學物理學家三年前對于特殊復合材料不同尋常特征的理論預測。這些計算結果現(xiàn)在已經(jīng)被法國波爾多的“保羅·帕斯卡研究中心”所證實，被命名為高k材料，可用來生產更高效的儲能設備——使得電子產品更小、更快和更高效。早期的計算結果是比較令人失望的——不同于聚合物和碳納米管和復合材料，特定聚合物和片狀石墨烯制成的復合材料并不能像預期的一樣可以增加材料的導電率。這些壞消息影響了石墨烯在導電復合材料的發(fā)展前景。

新能源電池是石墨烯初次商用的重要領域。早前美國麻省理工學院已成功研制出表面附有石墨烯納米涂層的柔性光伏電池板，可極大降低制造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池可在夜視鏡、相機等小型數(shù)碼設備中應用。石墨烯超級電池的成功研發(fā)，解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新能源電池產業(yè)的發(fā)展。這一系列研究成果為石墨烯在新能源電池行業(yè)的應用鋪就了道路。

此外，有研究人員證實，其制備了一種由石墨烯和硅制成的鋰離子電池，該電池一次充電可使用一周，僅15分鐘即可完成充電。華為也曾發(fā)布了其對基于石墨烯的鋰離子電池的研究，該電池具有更高的耐熱性，且壽命是傳統(tǒng)鋰離子電池的兩倍。

通過在材料表面添加一些石墨烯，并加以其他工藝輔助，可以改善聚合物體系的性能和功能。少量添加石墨烯可以使環(huán)氧樹脂的剛度和強度提高一倍，并且碳纖維增強體系的壓縮性能顯著提高，這有望為航空航天、高性能汽車、風能和體育應用提供性能更強的新一代聚合物和復合材料。

有研究人員將碳納米管石墨烯添加到環(huán)氧樹脂復合物中，并涂覆于直升機旋翼槳葉的前緣，其在一定條件下可融化1厘米（0.4英寸）厚的冰層。

國際車輪生產商Vittoria銷售由石墨烯增強的復合材料制成的自行車車輪，石墨烯可為車輪提供了諸如散熱（降低15-30°C）、增加橫向剛度（超過50％）等優(yōu)勢。Applied Graphene Materials公司宣布已提供石墨烯材料，用于生產英國Century Composites制造的釣魚竿。HEAD公司也推出了用于女士的石墨烯增強型滑雪板，名為Joy，意在輕巧耐用。

石墨烯因其獨特的特性（包括大的體積比，獨特的光學特性，優(yōu)良的電學特性），在傳感器應用中得到了非常大的開發(fā)。例如，它已應用于葡萄糖、膽固醇、血紅蛋白和癌細胞的診斷。同時，它也可以用作pH傳感器來檢測污染物。由于基于石墨烯的壓力傳感器占地面積小、重量輕，因此它對航空業(yè)也特別有吸引力。

石墨烯在空氣或生物流體中不會氧化，通過將生物捕獲分子和阻擋層應用于石墨烯，然后控制石墨烯與生物測試樣品的液體之間的電壓差，可以將石墨烯電路配置為場效應生物傳感器。在各種類型的石墨烯傳感器類型，生物傳感器是首種可出售的傳感器。

在醫(yī)療領域，石墨烯有望作為藥物輸送平臺來治療癌癥，也有可能在組織工程中作為增強劑使用。但是這些都不太可能在近期進入市場，加快其商用推廣已成為熱點話題。

組織工程：石墨烯在組織工程中用作增強劑，可以改善可生物降解的聚合物納米復合材料在工程骨組織應用中的機械性能。

?生物成像：功能化且分散于表面活性劑的石墨烯溶液已被設計為血池MRI造影劑。此外，摻入石墨烯納米粒子的碘和錳已成為多模式MRI計算機斷層掃描（CT）造影劑。

?藥物輸送：莫納什大學（Monash University）的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯可有效吸附癌細胞，從而能夠設計用于癌癥治療的藥物遞送劑。

石墨烯三維實驗室公司發(fā)起私募融資，石墨烯三維實驗室公司宣布啟動一個非代理私人配售，340萬單位總價格85萬加元(約61.9萬美元)。每單位包含一個共同分享和一個不可轉讓股票購買認股權證。公司表示，所得的資金將主要用于擴大其業(yè)務和一般營運資金用途。

氧化石墨烯用作涂料的添加劑，可以用于從玻璃到金屬的各種表面。通過簡單的化學修飾，所得涂層在化學和熱穩(wěn)定性方面表現(xiàn)得像石墨，但在機械方面它們又變得非常堅固，幾乎與石墨烯一樣堅韌。

蒸汽冷凝器上的石墨烯涂層使冷凝效率提高了三倍，整個工廠的效率提高了2-3％。

石墨烯涂層可能會被引入新一代防水設備，使得防水設備的底盤不需要再被密封。

?使用石墨烯作為導電添加劑后，可以規(guī)避因為導電劑帶來的底漆顏色變深的問題，對于汽車靜電噴涂的改進十分有利。數(shù)據(jù)顯示，加入2%到4%的石墨烯后，底漆涂層值為40-50，完全可以滿足汽車對靜電噴涂的色度要求。

石墨烯基油墨可提供高導電性、柔韌性、高速印刷和低溫固化，這意味著可以對印刷品進行摩擦、彎曲、折皺而不會造成損壞，并且可以穩(wěn)定地抵抗溫度、濕度和腐蝕，這為諸如醫(yī)療設備、能量存儲設備、高分辨率顯示器以及電化學和生化傳感器之類的特殊應用打開了印刷電子產品的大門。

包裝公司MWV與Vorbeck Materials合作，為需要嵌入式安全系統(tǒng)的產品創(chuàng)建了基于石墨烯的包裝，其傳感器可以檢測出產品何時被移動，何時被取出等。

新型透明石墨烯電極提高OLED顯示器的透明度和質量。韓國EYRI的研究員(電子和通訊研究所)為OLED面板開發(fā)了一款透明的石墨烯基電極。研究人員聲稱，相比目前的銀基電極，這些新的電極提高了OLED40-60%的透明度和“畫面質量”。研究人員解釋說,目前的金屬(大部分為銀)基電極具有一個顯示角度極限，因為他們的內部光反射，并且外部光線反射影響了畫面質量。石墨烯電極為透明的并且可以減少這種反射的40-60%。

萊斯大學創(chuàng)建柔性、高效的固態(tài)微超級電容。萊斯大學的研究人員將其前期發(fā)明的激光燒結石墨烯(LIG)用于柔性固態(tài)微電容，領先于能量存儲和釋放的其他競爭對手。據(jù)報道，這種激光燒結石墨烯固態(tài)微電容可以充電50次，充電速度快于電池，放電較傳統(tǒng)電容慢，并可以和商用的超級電容在充電和放電兩個方便不相上下。這種設備通過運用商用激光，室溫條件下，在塑料薄片上燒結電極圖樣，解決復雜制造工藝條件對于這個推廣微電容存在的制造瓶頸。

另外，瞄準石墨烯材料的特性，未來在智能手機散熱膜、鋰電池、半導體等應用的龐大商機，三星、樂金、Google、IBM、華為等國際科技大廠，早都砸下重金投入石墨烯技術研發(fā);同時也在產品線內大量應用石墨烯散熱膜，將之安裝在手機內部的電路板，幫助處理器散熱，導熱到外面的機殼。