石墨烯是一种二维碳纳米材料,其中每个碳原子以杂化方式形成六边形结构。2004年,物理学家安德烈·盖姆(Andre Gaim)和康斯坦丁·诺沃塞洛斯(Konstantin Novoselos)通过微机械加工成功地将石墨烯从石墨中分离出来,因此他们共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯具有许多优异的特性,相关产业应用的步伐正在加快。基于现有的研究成果,将率先在手机、航空航天、新能源电池等领域实现商业化应用。
以下是石墨烯的一些典型应用:

1.传感器

石墨烯独特的二维结构使其对周围环境非常敏感,具有表面吸附和巨大表面积的特点。可制成电化学传感器、气体传感器、生物传感器等。与传统传感器相比,石墨烯具有体积小、表面积大、灵敏度高、响应速度快等优点,在传感器领域具有广阔的前景。
2.晶体管
晶体管石墨烯结构的高稳定性可以用来制作晶体管,在接近单个原子的尺度上仍然可以稳定工作。电子石墨烯的传输速度比硅快100倍,这样用它制作的晶体管可以达到很高的工作频率,石墨烯晶体管的工作频率可以超过100GHz。
3.石墨烯电池
石墨烯电池利用锂离子在石墨烯表面和电极之间快速大量穿梭运动的特性,开发了一种新型电池。这种新型电池的能量密度非常高,充放电次数可以达到几十万次。与现在的锂电池相比,几个小时的充电时间可以缩短到一分钟以内。如果能商业化成功,将改变汽车行业,电动汽车将会非常普及,可以有效改善环境。
总的来说,石墨烯的应用前景非常广阔,但距离正式的商业应用还有很长的路要走。


