國(guó)外石墨烯的最新應(yīng)用總結(jié)，哪些可以率先突破

國(guó)外石墨烯的最新應(yīng)用總結(jié)，哪些可以率先突破

由于石墨烯的發(fā)現(xiàn)，研究人員在2010年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。我們什么時(shí)候能看到世界上最新穎的材料生產(chǎn)的產(chǎn)品這篇文章可以為你掃清迷霧。

地球表面大部分被水覆蓋，但是大量的鹽的存在使我們很難將其用作飲用水的來(lái)源。為了解決這個(gè)問(wèn)題，曼徹斯特大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種具有均勻孔徑的可擴(kuò)展石墨烯氧化膜，它可以過(guò)濾非常小的鹽顆粒，而不需要對(duì)水流的影響太大。

由于石墨烯膜在水中膨脹，它們不能過(guò)濾掉微小的普通鹽離子。為此，他們找到了一種物理方法來(lái)控制膜在水中的膨脹。這種方法使它們比普通鹽離子具有更小的孔徑，從而過(guò)濾掉不需要的鹽、顆粒和分子。同時(shí)，它們還可以過(guò)濾出大量的鹽、顆粒和分子。薄膜仍然允許水流順暢地通過(guò)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，一些研究小組指出，調(diào)整孔徑以過(guò)濾特定離子的基本思想可以應(yīng)用于不同的薄膜，但也有不同的用途。

德國(guó)萊布尼茲聚合物研究所的研究小組開發(fā)了一種石墨烯涂層，這種涂層在變形或斷裂時(shí)會(huì)變色。例如，機(jī)翼和其他飛機(jī)部件可能會(huì)產(chǎn)生微小的裂縫，當(dāng)受到突然的壓力時(shí)會(huì)導(dǎo)致失效。在這項(xiàng)新的研究中，研究人員在這種材料上開發(fā)了一種涂層。里亞爾，這將使檢查員更容易發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致故障的微小裂縫。

采用特殊的沉積方法，將具有有序和無(wú)序特性的石墨烯納米片（GNPS）重疊在一起，實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的尺度結(jié)構(gòu)，通過(guò)對(duì)精細(xì)的平行多層膜進(jìn)行機(jī)械調(diào)諧，觀察到了不同的結(jié)構(gòu)著色，并通過(guò)多種顏色解決了交通燈的危險(xiǎn)報(bào)警和安全系統(tǒng)。將變結(jié)構(gòu)著色與電感應(yīng)相結(jié)合。它們?yōu)椴牧鲜Ш臀⒘鸭y預(yù)警之前的危險(xiǎn)級(jí)別帶來(lái)了第一個(gè)有價(jià)值的步驟。

石墨烯是一種薄的碳層，可用于光伏發(fā)電。研究人員正在努力開發(fā)對(duì)許多技術(shù)至關(guān)重要的石墨烯光電探測(cè)器。然而，典型的石墨烯光電探測(cè)器只能在很小的區(qū)域感知光，這限制了它們的性能。

目前，研究人員已將石墨烯與相對(duì)優(yōu)質(zhì)的碳化硅材料結(jié)合起來(lái)，研制出光激活石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管，從而解決了這一問(wèn)題，高性能光電探測(cè)器可應(yīng)用于許多領(lǐng)域，包括天體物理高速通信、超敏相機(jī)、傳感應(yīng)用等?？纱┐麟娮悠骷?。此外，石墨烯晶體管陣列將帶來(lái)高分辨率的成像和顯示。未來(lái)的研究方向包括閃爍體、天體物理成像技術(shù)和高能輻射傳感器。

一種非傳統(tǒng)的工程技術(shù)可能能夠克服神經(jīng)再生的障礙。愛荷華州立大學(xué)的科學(xué)家已經(jīng)開發(fā)出一種納米技術(shù)，利用噴墨打印機(jī)產(chǎn)生多層石墨烯電路。這項(xiàng)技術(shù)的最終結(jié)果是有望轉(zhuǎn)化間質(zhì)干細(xì)胞（骨、軟骨和ADIP）。細(xì)胞）進(jìn)入雪旺細(xì)胞，在促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的康復(fù)中起著多種作用。

愛荷華州生化工程博士后研究員Metin Uz在一份聲明中說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)導(dǎo)致一種更好的分化干細(xì)胞的方法。然而，改進(jìn)這一方法可能會(huì)影響體內(nèi)受損神經(jīng)的修復(fù)。

根據(jù)研究小組的發(fā)現(xiàn)，可以得出結(jié)論：柔性石墨烯電極能夠適應(yīng)損傷部位，為神經(jīng)細(xì)胞再生提供直接電刺激，為體內(nèi)神經(jīng)再生鋪平了道路。

韓國(guó)的一個(gè)研究小組研制出了更有效的神經(jīng)電極，可以最大限度地減少組織損傷并傳輸清晰的腦信號(hào)。通常，電極越小，檢測(cè)信號(hào)就越困難。然而，韓國(guó)大邱市慶北科學(xué)技術(shù)研究所的一個(gè)研究小組研制出了一種小巧、靈活、清晰的腦組織。GNAL探測(cè)器

探測(cè)器由記錄大腦信號(hào)的電極組成。信號(hào)沿著互連線傳輸?shù)竭B接器，信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量和分析信號(hào)的機(jī)器。這些復(fù)合材料增加了探頭（探測(cè)器）的有效表面積、導(dǎo)電性和電極強(qiáng)度，同時(shí)保持內(nèi)襯柔軟，與軟組織相容。

這意味著電極可以收縮，但不能減少信號(hào)檢測(cè)?；ミB線是由石墨烯和金的混合物制成的。石墨烯是軟的，金是一種良好的導(dǎo)體。研究人員測(cè)試了探針，發(fā)現(xiàn)它能清晰地讀取大腦信號(hào)，比標(biāo)準(zhǔn)的平面金電極好得多。探針需要進(jìn)一步的傾斜。在它可以廣泛商業(yè)化之前進(jìn)行校準(zhǔn)測(cè)試。

科學(xué)家們首次在石墨烯中創(chuàng)造了可調(diào)諧的人工原子，結(jié)果表明限制控制石墨烯電子的技術(shù)是可行的、可控的和可逆的，電子的能量狀態(tài)是可調(diào)節(jié)的，這為研究石墨烯獨(dú)特的物理和電子行為開辟了新的途徑。此外，它還提供了一種以石墨烯為主要設(shè)備促進(jìn)未來(lái)電子技術(shù)、通信和傳感器發(fā)展的方法。

由羅格斯大學(xué)的研究人員領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)小組已經(jīng)開發(fā)出一種技術(shù)來(lái)穩(wěn)定和控制石墨烯中局部電荷狀態(tài)的改變。該小組進(jìn)一步證明，空位的準(zhǔn)邊界狀態(tài)在外電場(chǎng)下是可調(diào)的。捕獲機(jī)制可以打開和關(guān)閉，從而提供了一種新的Digm用于控制和引導(dǎo)石墨烯中的電子。

中國(guó)科技大學(xué)（USTC）的一個(gè)研究小組利用懸浮在溝槽中的石墨烯納米棒，發(fā)現(xiàn)了納米機(jī)械運(yùn)動(dòng)與通過(guò)單電子晶體管（SET）的導(dǎo)電性之間的關(guān)系。

郭國(guó)平和他的團(tuán)隊(duì)在測(cè)量帶狀電流時(shí)有了一些顯著的發(fā)現(xiàn)，當(dāng)調(diào)整施加在帶狀端部的交流柵極電壓的頻率時(shí)，他們發(fā)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)與單電子進(jìn)出帶的流動(dòng)耦合在一起；通過(guò)以更高的功率驅(qū)動(dòng)帶狀電流，系統(tǒng)進(jìn)入了一個(gè)否狀態(tài)。從這個(gè)角度來(lái)看，血紅蛋白和其他典型的蛋白質(zhì)在這個(gè)尺度上具有質(zhì)量。

它們還提供了一種探索現(xiàn)有技術(shù)解決方案之外納米尺度現(xiàn)象的方法，揭示了一系列問(wèn)題。

日本NEC公司的研究人員錢成研制出一種多孔石墨烯海綿添加劑，也稱為魔術(shù)師G，可以作為鋰離子電池的陽(yáng)極和陰極，以提高電池的速度和動(dòng)力性能，盡管經(jīng)過(guò)多年的研究和開發(fā)，鋰離子電池仍顯示出一些優(yōu)異的性能，但它們的性能在很大程度上提高了。e由于充放電能力差、速率性能高，仍然受到低功耗的影響。

錢成研制了一種蜂窩狀多孔石墨烯海綿，又稱MAGIC G（MG），具有高導(dǎo)電性、高比表面積和高電解質(zhì)吸收能力，海綿被用作鋰離子電池陽(yáng)極和陰極的添加劑，以提高電池的速率能力和高速循環(huán)。

由于添加劑的引入所產(chǎn)生的電極特性，電動(dòng)汽車用鋰離子電池是必不可少的，錢學(xué)森還期待著進(jìn)一步優(yōu)化未來(lái)的結(jié)構(gòu)，以獲得更高的性能。

匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯（一種由二氧化碳和氫組成的二維聚合物）具有一種不尋常的特性，它可以形成一條無(wú)水管道，這意味著質(zhì)子可以在沒有水的情況下運(yùn)輸。無(wú)形中，它已經(jīng)導(dǎo)致了氫燃料電池的發(fā)展?？捎糜谄嚭推渌茉聪到y(tǒng)。

質(zhì)子導(dǎo)電膜是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心。在燃料電池中，質(zhì)子交換膜（PEM）為質(zhì)子傳輸提供了通道，薄膜需要高溫和高含水量。當(dāng)溫度過(guò)高或濕度降低時(shí)，它會(huì)消耗水膜，阻止質(zhì)子在膜中遷移。

約翰遜博士說(shuō)：我們的計(jì)算機(jī)模型表明，石墨烯由于其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，非常適合在無(wú)水條件下進(jìn)行質(zhì)子跨膜和電子的快速運(yùn)輸，這表明氫燃料電池汽車作為未來(lái)最好的替代汽車，已經(jīng)迫在眉睫。

根據(jù)曼徹斯特大學(xué)的一項(xiàng)研究，石墨烯可以幫助核電站生產(chǎn)重水，凈化能源成本比現(xiàn)有技術(shù)低100倍以上。環(huán)境友好、核動(dòng)力價(jià)格低廉。

現(xiàn)在，曼徹斯特集團(tuán)已經(jīng)開發(fā)出一種完全可擴(kuò)展的原型膜，并在中試規(guī)模研究中演示了同位素分離。他們發(fā)現(xiàn)，有效的分離將顯著減少待處理的原始同位素混合物的輸入，這將降低資本成本和能源需求。

石墨烯作為有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、太陽(yáng)能電池和可穿戴電子產(chǎn)品的透明導(dǎo)電電極材料，在電子工業(yè)中具有廣闊的應(yīng)用前景。

現(xiàn)在，ITO是最常用的透明導(dǎo)電電極材料?；萏m解釋說(shuō)，下一步是提高轉(zhuǎn)移石墨烯層的導(dǎo)電性，從而提高OLED的功率效率。我們計(jì)劃了兩種可能的途徑：第一，我們可以堆疊多個(gè)石墨烯層；第二，我們可以化學(xué)摻雜圖形。也就是說(shuō)，我們可以引入影響電性能的雜質(zhì)。這將使石墨烯和ITO更具競(jìng)爭(zhēng)力?；萏m說(shuō)，我們希望將來(lái)石墨烯將成為柔性電子電極的標(biāo)準(zhǔn)材料，例如制造柔性屏幕。

石墨烯在生物醫(yī)學(xué)、電子、能源和環(huán)境等領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景，在許多小型應(yīng)用領(lǐng)域也取得了成功，但由于氧化石墨烯是石墨制備石墨烯的中間產(chǎn)物，已被證明是一種火災(zāi)隱患。

田實(shí)驗(yàn)室的研究人員使用帶有三個(gè)或更多正電荷的金屬離子將氧化石墨烯剝離成透明薄膜。這種新型的碳聚合物材料除了不可燃外，還具有柔韌性、無(wú)毒性和強(qiáng)大的機(jī)械性能。一個(gè)潛在的應(yīng)用是使用這種不可燃材料開發(fā)的石墨烯。樂技術(shù)創(chuàng)造一種節(jié)能的窗口涂料，可以降低加熱和冷卻成本。

田說(shuō)：將會(huì)有更多的應(yīng)用程序，我們希望未來(lái)的汽車和飛機(jī)窗戶比現(xiàn)在更智能，以及夜視應(yīng)用程序。

萊斯大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)解決樹突長(zhǎng)期存在的問(wèn)題，創(chuàng)造出了一種充電鋰金屬電池，其容量是商用鋰離子電池的三倍。

由化學(xué)家詹姆斯·羅伯茨（James Roberts）領(lǐng)導(dǎo)的萊斯研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)新電池充電時(shí)，鋰金屬均勻地覆蓋碳納米管，以高導(dǎo)電性碳雜化物的形式共價(jià)連接到石墨烯表面。正如美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)（American Chemical Society）雜志《ACS納米》（ACS Nano）所報(bào)道的，這種混合物取代了傳統(tǒng)電池中使用的石墨陽(yáng)極。l鋰離子電池的交換安全性。萊斯大學(xué)制造的石墨烯碳納米管陽(yáng)極的測(cè)試表明，它們能夠抵抗鋰樹枝晶的形成，鋰樹枝晶可以破壞電池。

圖爾說(shuō)，很多人只把電池作為陽(yáng)極進(jìn)行研究，因?yàn)檎麄€(gè)封裝難度更大，所以我們必須開發(fā)一種基于硫的相對(duì)陰極技術(shù)，以適應(yīng)第一代系統(tǒng)中的超高容量鋰陽(yáng)極。我們正在試生產(chǎn)這些陰極加陽(yáng)極的全套電池。e并測(cè)試它們。

鎳鈷硫化物的三維（3D）核殼結(jié)構(gòu)是通過(guò)石墨烯的納米工程，采用一系列水熱步驟生成的，而用于核殼結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)的石墨烯則生長(zhǎng)在超電容器用的CVD上。

利用NCS納米管芯作為高速電子和離子遷移的通道，CNS納米殼作為高活性區(qū)的假電容材料，合成的復(fù)合材料具有良好的電化學(xué)性能，除了提供了良好的表面積來(lái)支持3d NCS /CNS外，3d石墨烯層還提供了優(yōu)異的電性能。泡沫鎳捕收劑與三維NCS／NCS復(fù)合材料的介電性能

目前，隨著用水量的不斷增加，海水和環(huán)境的污染日益嚴(yán)重，世界上數(shù)億人無(wú)法獲得安全的飲用水，由于傳統(tǒng)的海水淡化工藝是能源密集型和環(huán)境破壞性的，我們迫切需要從海水中提取清潔的水。水或污染水。

曼徹斯特大學(xué)的研究人員認(rèn)為，氧化石墨烯（Go）膜可以提供一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)過(guò)濾飲用水中不需要的鹽和雜質(zhì)。石墨烯膜的缺點(diǎn)是，當(dāng)Go層浸入水中時(shí)，兩到三層水分子將自己插入到層間空間，這將使rge通過(guò)間隙，允許離子和分子通過(guò)，降低了材料的選擇性。Neil和他的團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)了一種簡(jiǎn)單的方法來(lái)克服這一缺點(diǎn)，即在環(huán)氧樹脂之間鋪設(shè)Go，以限制浸入水中時(shí)的膨脹。通過(guò)這種方法，物理密封的氧化石墨烯（PCGo）膜可以成功地過(guò)濾出C。允許水通過(guò)的同時(shí)，加入一些離子，如鈉和鉀。

石墨烯的使用正逐漸被發(fā)現(xiàn)。萊斯大學(xué)的研究人員用這種材料制造了一種細(xì)菌殺蟲劑。以前，人們發(fā)現(xiàn)一種叫做激光誘導(dǎo)石墨烯（lig）的材料具有抗菌性，現(xiàn)在研究小組發(fā)現(xiàn)，通過(guò)增加幾伏的電壓，這些特性可以得到改善。

圖爾說(shuō)，這種石墨烯對(duì)生物膜的形成具有極強(qiáng)的抵抗力，在水處理廠、石油鉆井作業(yè)、醫(yī)院和污染敏感的水下管道等生物膜的形成方面具有巨大的應(yīng)用潛力，在用電方面具有很高的抗菌活性。額外福利。

圖爾說(shuō)，被動(dòng)生物污垢抑制和主動(dòng)電壓誘導(dǎo)微生物去除相結(jié)合，使其成為一種非常流行的材料，可以抑制困擾許多行業(yè)的自然污染的增長(zhǎng)，并解決一個(gè)大問(wèn)題。

瑞典林平大學(xué)的研究人員通過(guò)在碳化硅石石墨烯的完美表面引入缺陷，提高了材料儲(chǔ)存電荷的能力，請(qǐng)?zhí)砑游⑿殴娞?hào)：Robinfo Ma Yun正在關(guān)注

研究人員采用林平大學(xué)的一種方法，利用石墨烯來(lái)制備碳化硅晶體。當(dāng)碳化硅加熱到2000攝氏度時(shí)，表面的硅原子移動(dòng)到氣相，只留下碳原子。米哈伊爾·瓦金說(shuō)，被稱為陽(yáng)極氧化的電化學(xué)過(guò)程破壞了石墨烯層和我們測(cè)量了氧化石墨烯陽(yáng)極的性能，發(fā)現(xiàn)該材料具有很高的儲(chǔ)能能力。

MikaelSyvjrvi說(shuō)：與其他類型的石墨烯相比，碳化硅上的石墨烯可以在更大的區(qū)域制造。如果我們能夠以可控的方式改變材料的特性，我們就可以為其他功能定制表面，例如用內(nèi)置電池創(chuàng)建傳感器。

在過(guò)去的40年里，微電子技術(shù)取得了迅速的進(jìn)步，主要得益于硅和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）技術(shù)，這使得我們有可能生產(chǎn)計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、緊湊型和低成本的數(shù)碼相機(jī)，以及我們今天所依賴的大部分電子產(chǎn)品。然而，由于很難實(shí)現(xiàn)OMBINE半導(dǎo)體除了硅和CMOS外，平臺(tái)變得更加復(fù)雜和多樣化，除了微電路和可見光攝像頭。

目前已經(jīng)克服了這一障礙，ICFO的研究人員首次證明了CMOS集成電路與石墨烯的單片集成，形成了一種高分辨率的圖像傳感器，它主要基于數(shù)十萬(wàn)個(gè)石墨烯和量子點(diǎn)（QD）的光電探測(cè)器。石墨烯和互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體（CMOS）的應(yīng)用使光電子學(xué)得到了更廣泛的應(yīng)用，如低功耗光數(shù)據(jù)通信和緊湊、超靈敏的傳感系統(tǒng)。

天然橡膠是一種粘性液體，但通過(guò)加入交聯(lián)劑和填充顆?？梢灾苽涑龉腆w彈性材料，但這一過(guò)程既費(fèi)時(shí)又費(fèi)時(shí)，目前四川和哈佛大學(xué)的研究人員已經(jīng)發(fā)現(xiàn)氧化石墨烯（Go）可以簡(jiǎn)單地交聯(lián)和增強(qiáng)橡膠。

曼徹斯特納米功能材料集團(tuán)（nano functional materials group）的負(fù)責(zé)人維賈亞拉加萬(wàn)（vijayaraghavan）說(shuō)：復(fù)合材料由兩部分組成，一個(gè)柔軟而輕的基體和一個(gè)堅(jiān)固的填充物。簡(jiǎn)而言之，它們既輕又強(qiáng)。這是跑車用碳纖維復(fù)合材料或裝甲用Kevlar復(fù)合材料的原理。在這種情況下，我們使用石墨烯來(lái)制造一種柔軟、有彈性但易碎的橡膠復(fù)合材料，這種材料更堅(jiān)固、更柔軟。

由國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）和伯爾尼大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開發(fā)出一種新的方法來(lái)使用石墨烯來(lái)調(diào)節(jié)下一代分子電子器件的功能。這些結(jié)果可以用于開發(fā)更小和更高性能的器件，用于一系列應(yīng)用，包括分子電子器件。檢測(cè)、柔性電子器件、能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)以及電阻標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定測(cè)量設(shè)置。

《科學(xué)進(jìn)展雜志》報(bào)道的結(jié)果表明，石墨烯基分子電子學(xué)的發(fā)展發(fā)生了重大變化。分子與石墨烯（即使在室溫下）共價(jià)接觸的再現(xiàn)性克服了目前基于鑄幣金屬的最先進(jìn)技術(shù)的局限性。

研究結(jié)果還將有助于研究人員在電催化和能量轉(zhuǎn)換的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)石墨烯/分子界面，從而提高催化劑或裝置的效率。

中佛羅里達(dá)大學(xué)的助理教授Ryan M.Gelfand是研發(fā)團(tuán)隊(duì)的一員，他們現(xiàn)在開發(fā)了一種石墨烯晶體管，這種晶體管只需使用當(dāng)前晶體管功率的百分之一，就能使計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度快上千倍。現(xiàn)在，硅晶體管的舊時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，石墨烯的新時(shí)代已經(jīng)結(jié)束。晶體管來(lái)了。

基于邏輯電路的一系列相互連接的石墨烯晶體管可以實(shí)現(xiàn)速度的飛躍，使速度接近太赫茲范圍——也就是說(shuō)，大約快1000倍。此外，蓋爾芬德說(shuō)，石墨烯晶體管將更小更有效，同時(shí)使設(shè)備制造商的制造過(guò)程更容易。使計(jì)算機(jī)更實(shí)用。

據(jù)預(yù)測(cè)，石墨烯將取代硅作為電子器件的主要材料，因?yàn)樗梢允乖O(shè)備的處理速度遠(yuǎn)快于摩爾定律，而且更輕、更薄、更靈活。其他人夢(mèng)想石墨烯作為電池發(fā)展的推動(dòng)力，因?yàn)樗梢栽黾赢?dāng)今照明設(shè)備的能量密度。hium離子電池很多次，大大擴(kuò)展了電動(dòng)汽車的使用，并在幾秒鐘內(nèi)為我們的手機(jī)和筆記本電腦充電。

De la Fuente告訴Seeker石墨烯的第一個(gè)廣泛的商業(yè)應(yīng)用可能是在生物傳感器領(lǐng)域。繼生物傳感器之后，電池將成為下一個(gè)利用石墨烯獨(dú)特性能的產(chǎn)品。石墨烯只是冰山一角，它才剛剛開始。石墨烯有很大的潛力，但它將帶我們到L。東方不敗十到十五年。我們不知道是否會(huì)成功，但我對(duì)結(jié)果越來(lái)越滿意。

阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和俄勒岡州立大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)了一種新的鋰硫化物電池的陰極結(jié)構(gòu)，這種電池由納米晶的二硫化物鋰涂層和多層石墨烯組成。

在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)Li2具有很高的氧化還原活性。當(dāng)電極充電后，氧化成硫，放電后再還原成硫，在電化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，石墨烯膠囊能有效地保護(hù)活性硫，使電極不膨脹。

他告訴nanotechweb.org：我們的新工作克服了傳統(tǒng)硫電極和先前報(bào)道的表面復(fù)合材料的問(wèn)題。簡(jiǎn)單和可擴(kuò)展的制造工藝已經(jīng)開始發(fā)展，這意味著在電動(dòng)汽車行業(yè)，電極很可能將具有巨大潛力的鋰電池商業(yè)化。

萊斯大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)通過(guò)在石墨烯上附加一個(gè)單一的釕原子來(lái)制造高性能燃料電池的耐用催化劑。

催化劑驅(qū)動(dòng)氧化還原反應(yīng)，使燃料電池能夠?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電極通常是由鉑制成的，鉑可以抵抗電池中帶電電解質(zhì)的酸性。但是鉑很貴，科學(xué)家們幾十年來(lái)一直在研究它，希望找到合適的替代品?；瘜W(xué)家詹姆斯·圖爾（James Tour）說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)與中國(guó)的水稻和同事開發(fā)出新材料，而魯森尼結(jié)果表明，該合金的性能與傳統(tǒng)的鉑基合金和最佳的鐵氮摻雜石墨烯的性能相近。

目前商用透析膜中分子的分離非常緩慢，部分原因是它們的組成：商用透析膜相對(duì)較厚，而且它們正蜿蜒穿過(guò)如此致密的膜孔，因此目標(biāo)分子很難快速通過(guò)商用透析膜。

現(xiàn)在，麻省理工學(xué)院的工程師們已經(jīng)用石墨烯薄膜制備了一種功能性的透析膜，這種薄膜是由單層碳原子連接在一起的，就像六邊形的六邊形，具有類似的金屬絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)。麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系的博士后研究員Piran Kidambi說(shuō)：研究小組的發(fā)現(xiàn)表明石墨烯可以改善薄膜技術(shù)。尤其是在實(shí)驗(yàn)室規(guī)模分離過(guò)程和血液透析等潛在應(yīng)用中。

科學(xué)家們正朝著電子器件小型化的道路前進(jìn)，現(xiàn)在一些必要的電子器件（如二極管和隧穿效應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)）可以在原子精度水平上集成到單個(gè)石墨烯絲（納米帶）中。

經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，阿爾托大學(xué)的彼得·利耶羅斯和烏得勒支大學(xué)的英格瑪·斯瓦特最終確定了計(jì)劃。他們?cè)噲D通過(guò)使石墨烯結(jié)構(gòu)達(dá)到原子精度水平來(lái)解決控制電流的問(wèn)題。他們發(fā)現(xiàn)，石墨烯的電子性質(zhì)可以通過(guò)使石墨烯納來(lái)控制。諾利波恩（非常窄的波段）和先進(jìn)的顯微技術(shù)被用來(lái)確定電子性質(zhì)和電子傳輸特性的結(jié)果結(jié)構(gòu)。

彼得利耶羅斯說(shuō)：這是我們第一次創(chuàng)造出隧道效應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)，我們真正了解它的具體原子結(jié)構(gòu)。此外，我們可以通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量通過(guò)電子器件的電流，定量分析理論和實(shí)驗(yàn)之間的差異。

最近，研究人員開發(fā)了一種新的石墨烯太陽(yáng)能電池技術(shù)，它可以安裝在玻璃、塑料、紙和膠帶表面。

太陽(yáng)能電池將低成本的有機(jī)（含碳）材料與石墨烯電極結(jié)合在一起，用有機(jī)化合物制成的光伏太陽(yáng)能電池比目前廣泛使用的無(wú)機(jī)硅太陽(yáng)能電池更具優(yōu)勢(shì)，如價(jià)格便宜、易于制造，具有柔軟、輕便的特點(diǎn)。它們克服了重量重、材料硬、易碎、易折疊等缺點(diǎn)，使它們更易于運(yùn)輸。

研究人員未來(lái)的目標(biāo)是在不犧牲透明度的前提下提高石墨烯有機(jī)太陽(yáng)能電池的效率，但仍有很長(zhǎng)的路要走，他們也在考慮如何擴(kuò)大太陽(yáng)能電池，以覆蓋整個(gè)窗戶和墻壁所需的大面積，從而更有效地發(fā)電，并保持人眼幾乎看不見。

近年來(lái)，石墨烯一直是一個(gè)研究熱點(diǎn)。曼徹斯特大學(xué)的一項(xiàng)研究證明，通過(guò)簡(jiǎn)單的絲網(wǎng)印刷技術(shù)，柔性電池設(shè)備可以直接印刷在紡織品上。

目前，可穿戴技術(shù)的最大問(wèn)題是：如何在沒有多個(gè)電池組的情況下為設(shè)備供電曼徹斯特大學(xué)的研究小組認(rèn)為，更合適的解決方案是用超級(jí)電容器代替電池組，他們?cè)诿蘅椢锷嫌∷?dǎo)電石墨烯氧化物油墨，并成功地制造出固態(tài)柔性超級(jí)電容器。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的可穿戴性，下一步就是開發(fā)一種簡(jiǎn)單的、工業(yè)化批量生產(chǎn)的印刷技術(shù)來(lái)生產(chǎn)這種超級(jí)電容器，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)下一代多功能可穿戴電子產(chǎn)品至關(guān)重要。

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