石墨烯具有独特的物理和电子特性,作为世上已知的最薄、最坚硬的纳米材料,它近乎透明;同时其具有高导热性,它的导热系数高达5300W/m·K,比金刚石和碳纳米管还高;它还具有非常高的电流密度,电子迁移率超过15000cm2/V·s(在常温下),而它的电阻率却只有10-6Ω·cm左右,比银或铜更低,为世上已知的电阻率最小的材料。这一系列优异的性能使其在微电子器件中能大发异彩,被广泛应用,潜力十分巨大。因此被大众期待,认为其可以成为更薄、导电速度更快的新一代电子元件和晶体管。实质上石墨烯也是一种导电能力十分优秀的导体,制造透明触控屏幕、光板、甚至是太阳能电池都十分符合石墨烯的性质。论文网
1。2.2 石墨烯的主要应用
石墨烯极大促进了物理学基础研究的发展,对于之前的一些只能通过理论进行分析的量子效应,石墨烯的发现使其能够在试验中得以验证,比如电子无视障碍。石墨烯独特的物理性质使得其深受科学家的“追捧”。
由于只有一层原子,电子只能在一个平面上自由运动,在使得石墨烯拥有了全新的电学属性。它是目前已知的导电性能最好的材料,其电子的运动速度更是近乎1/300的光速,这种速度是其他普通材料所无法比拟的。就算塑料中石墨烯的含量仅有百分之一,也能是原本绝缘的塑料拥有不错的导电性;即使塑料中石墨烯含量仅有千分之一,塑料的抗热性也能够提升30摄氏度以上。石墨烯还有助于研制更轻、更薄、拉伸性能更好和韧性更强的新型材料,可用来制造汽车、飞机以及卫星等高科技产品。
随着一系列难题的逐步攻克,如批量化生产及大尺寸问题等,我们看到了石墨烯产业化可行性并且其产业化步伐正在加快。根据现有的研究成果来推测,最有可能率先实现石墨烯广泛应用的商业领域可能是航空航天、移动设备和新能源电池领域。
近年来,可弯曲屏幕随着科技的发展逐步走进人们的视线,在消费电子展上,可弯曲屏幕大放异彩,成为未来最有潜力、最被人们看好的的移动设备显示屏。柔性显示可弯曲屏幕的未来市场十分广阔,连带的,石墨烯作为其基础材料也被人们十分看好。。在2013年,手机触摸屏的市场需求量大约达到了9。65亿片左右。等到2015年,对使用大尺寸触摸屏的平板电脑的需求量也高达2。3亿片,使人们看到了石墨烯巨大的潜力及广阔的市场,使石墨烯受到人们的争相追捧。韩国三星公司也制造出了由石墨烯等材料组成的可弯曲显示屏,相信大规模投入市场也指日可待了。另一方面,作为最早进行商业化使用的石墨烯的一大重要领域,新能源电池有着得天独厚的优势。由美国麻省理工学院研制出的柔性光伏电池板,其表面附有的石墨烯纳米涂层极大的降低了透明可变形太阳能电池的制造成本,有极大可能在相机、夜视镜等数码设备中广泛应用。另外,研发出的石墨烯超级电池完美解决了传统汽车电池的容量不足问题及充电效率低的问题,迈出了新能源电池产业发展的极为关键关键的一步。这一系列研究成果使新能源电池行业纷纷改革使用石墨烯为基础原材料,为石墨烯的广泛应用提供了坚实的保障。石墨烯的超轻薄、高强度、高导电性等特性使其在航天军工领域十分受欢迎。比如美国NASA开发的石墨烯传感器就极好的应用于航天领域,其对于航天器上的结构性缺陷、地球高空大气层的微量元素的检测十分准确。我们有理由相信,未来石墨烯将在航天领域发挥越来越重要的作用,其在航天领域上的地位也将无可代替。