石墨烯的应用

1、 海水淡化

  中国科技大学近代力学系教授吴恒安与石墨烯发现者、2010年诺贝尔奖获得者安德烈•海姆教授合作研究,发现表明,水环境中的氧化石墨烯薄膜与水相互作用后,会形成约0.9纳米宽的毛细通道,允许直径更小的离子或分子快速通过,而直径大于0.9纳米的离子被完全阻隔。也就是说,氧化石墨烯薄膜具有“快速精密筛选离子”的性能。如果通过机械手段进一步压缩薄膜中的毛细通道尺寸,将能高效率地过滤海水中的盐分。这意味着制造一个几分钟内可将一杯海水淡化成饮用水的过滤装置,有望成为现实。

海水淡化示意图

2、 石墨烯电子器件

  石墨烯具备作为优秀的集成电路电子器件的理想性质。石墨烯具有很高的载流子迁移率(carrier mobility),以及低噪声,受温度和掺杂效应的影响很小,表现出室温亚微米尺度的弹道传输特性,是一种非常理想的场效应晶体管器件材料。

3、柔性透明导电薄膜

  透明导电电极材料在触摸屏、平板显示、发光器件、太阳能电池等领域有着广泛的应用。目前的电子器件主要是在硬质基底上,而柔性器件逐渐引起了越来越多人的关注,是未来发展的趋势。而石墨烯作为一种纳米级厚度高度透明且具有良好柔性的一种新型材料,具有广泛的应用前景。

  中科院国家纳米科学中心的智林杰研究员在柔性透明导电薄膜方面做出了深入研究。智林杰老师领导的小组通过直接在柔性基底上合成石墨烯透明导电薄膜,从而可以直接将其作为电极材料应用在其他电子器件之中。

4、锂离子电池

  石墨烯由于良好的导电性能和倍率性能,近年来越来越多的研究者将其作为负极材料应用到锂离子电池之中,可以大幅度提高负极材料的电容量和大倍率放电性能。

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