中國粉體網12月10日訊 近年來，隨著科技的發展，新型材料被廣泛應用于信息科技、生物科技、醫學等眾多領域，而石墨烯的問世在科學界激起了巨大的波瀾，人們發現，石墨烯具有非同尋常的導電性能、超出鋼鐵數十倍的強度和極好的透光性，它的出現有望在現代電子科技領域引發一輪革命。
未來新節奏
石墨烯是由碳原子構成的單層片狀結構，碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，其厚度只有一個碳原子的厚度，幾乎完全透明；另外，常溫下其電子遷移率超過15000 cm^2/vs，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅和銀更低。所以，石墨烯是目前世上最薄電阻率最小更是最堅硬的納米材料。
較之其他材料，石墨烯具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性，例如，實現名為“Klein Tunneling”、透射率為100％的通道效應；電阻值為固定值而與距離無關的“彈道輸運”的有效距離較長；在室溫下也可呈現量子霍爾效應。
應用方向
1、傳感器
石墨烯獨特的二維結構使其在傳感器領域具有光明的應用前景，巨大的表面積使其對周圍的環境非常敏感，通過穿透式電子顯微鏡可以直接觀測到單原子的吸附和釋放過程；通過測量霍爾效應方法可以間接檢測單原子的吸附和釋放過程。當分子吸附在石墨烯表面時，被吸附的位置會發生電阻的局域變化。石墨烯具備高電導率和低噪聲的優良品質，能夠探測到微小的電阻變化。
2、透明導電電極
石墨烯極好的電導性能和透光性，觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池等等，都需要良好的透明電導電極材料。此外，石墨烯的機械強度和柔韌性優于氧化銦錫，在溶液內的石墨烯薄膜可以沉積于大面積區域，并通過化學氣相沉積法，制成大面積、連續、透明、高電導率的石墨烯薄膜，能量轉換效率高達1.71％。
3、生物器件
由于石墨烯可修改化學功能、大接觸面積、原子尺寸厚度、分子閘極結構等等特色，可應用于細菌探測與診斷器件領域。
4、場效應管及其集成電路
石墨烯納米帶的二維結構具有高電導率、高熱導率、低噪聲，促使石墨烯納米帶成為集成電路互連材料的另一種選擇，未來有可能替代銅金屬。有些研究者試著用石墨烯納米帶來制成量子點，他們在納米帶的某些特定位置改變寬度，形成量子禁閉。
5、抗菌物質
中國科學院上海分院的科學家發現石墨烯氧化物對于抑制大腸桿菌的生長超級有效，而且不會傷害到人體細胞。假若石墨烯氧化物對其他細菌也具有抗菌性，則可能找到一系列新的應用，像自動除去氣味的鞋子，或保存食品新鮮的包裝。
應用案例
前面，我們介紹到石墨烯具有電氣性質，可以用來制作更輕薄的手機、平板及其他移動設備。最近，哥倫比亞大學的工程師團隊開發了一個納米電機系統（Nano-mechanical System），并使用該系統順利傳導FM調頻廣播信號。
其實，這個納米電機系統就是人們熟知的壓控振蕩器（VCO）。由于VCO能夠產生調頻廣播的信號，團隊決定使用石墨烯來創建納米大小的版本，該版本具備100Mhz頻率，可在FM廣播波段87.7-108Mhz范圍內。
同時，石墨烯也被應用到移動存儲領域。本周，一款由石墨烯制成的的新型數據存儲器dataSTICKIES問世，dataSTICKIES的外形很像人們日常使用的便利貼。
dataSTICKIES通過特殊的導電膠粘貼到光數據傳輸表面（ODTS）進行數據傳輸，并且這種低粘性的壓敏粘合劑可被重復利用。用戶可隨意將其黏貼在計算機、電視機或音樂系統的設備表面，當dataSTICKIES被讀取時，邊緣會亮起顯示燈。
目前，困擾電動汽車普及的最大阻礙便是充電耗時問題，而韓國研究人員正對一項新型石墨烯電池技術進行研究，這種新型電池在不影響能量密度的情況下，將電動汽車的充電時間縮短到16秒。
該項技術就是利用新型多孔石墨烯材料巨大的表面區域，在極短的時間內，所充電量與普通鋰電池相當，并且在電極經過1萬次充放電后，能量密度沒有明顯損失。
未來新節奏
石墨烯是由碳原子構成的單層片狀結構，碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，其厚度只有一個碳原子的厚度，幾乎完全透明；另外，常溫下其電子遷移率超過15000 cm^2/vs，而電阻率只約10-6Ω·cm，比銅和銀更低。所以，石墨烯是目前世上最薄電阻率最小更是最堅硬的納米材料。
較之其他材料，石墨烯具有很多出色的電特性、熱特性以及機械特性，例如，實現名為“Klein Tunneling”、透射率為100％的通道效應；電阻值為固定值而與距離無關的“彈道輸運”的有效距離較長；在室溫下也可呈現量子霍爾效應。
應用方向
1、傳感器
石墨烯獨特的二維結構使其在傳感器領域具有光明的應用前景，巨大的表面積使其對周圍的環境非常敏感，通過穿透式電子顯微鏡可以直接觀測到單原子的吸附和釋放過程；通過測量霍爾效應方法可以間接檢測單原子的吸附和釋放過程。當分子吸附在石墨烯表面時，被吸附的位置會發生電阻的局域變化。石墨烯具備高電導率和低噪聲的優良品質，能夠探測到微小的電阻變化。
2、透明導電電極
石墨烯極好的電導性能和透光性，觸摸屏、液晶顯示、有機光伏電池等等，都需要良好的透明電導電極材料。此外，石墨烯的機械強度和柔韌性優于氧化銦錫，在溶液內的石墨烯薄膜可以沉積于大面積區域，并通過化學氣相沉積法，制成大面積、連續、透明、高電導率的石墨烯薄膜，能量轉換效率高達1.71％。
3、生物器件
由于石墨烯可修改化學功能、大接觸面積、原子尺寸厚度、分子閘極結構等等特色，可應用于細菌探測與診斷器件領域。
4、場效應管及其集成電路
石墨烯納米帶的二維結構具有高電導率、高熱導率、低噪聲，促使石墨烯納米帶成為集成電路互連材料的另一種選擇，未來有可能替代銅金屬。有些研究者試著用石墨烯納米帶來制成量子點，他們在納米帶的某些特定位置改變寬度，形成量子禁閉。
5、抗菌物質
中國科學院上海分院的科學家發現石墨烯氧化物對于抑制大腸桿菌的生長超級有效，而且不會傷害到人體細胞。假若石墨烯氧化物對其他細菌也具有抗菌性，則可能找到一系列新的應用，像自動除去氣味的鞋子，或保存食品新鮮的包裝。
應用案例
前面，我們介紹到石墨烯具有電氣性質，可以用來制作更輕薄的手機、平板及其他移動設備。最近，哥倫比亞大學的工程師團隊開發了一個納米電機系統（Nano-mechanical System），并使用該系統順利傳導FM調頻廣播信號。
其實，這個納米電機系統就是人們熟知的壓控振蕩器（VCO）。由于VCO能夠產生調頻廣播的信號，團隊決定使用石墨烯來創建納米大小的版本，該版本具備100Mhz頻率，可在FM廣播波段87.7-108Mhz范圍內。
同時，石墨烯也被應用到移動存儲領域。本周，一款由石墨烯制成的的新型數據存儲器dataSTICKIES問世，dataSTICKIES的外形很像人們日常使用的便利貼。
dataSTICKIES通過特殊的導電膠粘貼到光數據傳輸表面（ODTS）進行數據傳輸，并且這種低粘性的壓敏粘合劑可被重復利用。用戶可隨意將其黏貼在計算機、電視機或音樂系統的設備表面，當dataSTICKIES被讀取時，邊緣會亮起顯示燈。
目前，困擾電動汽車普及的最大阻礙便是充電耗時問題，而韓國研究人員正對一項新型石墨烯電池技術進行研究，這種新型電池在不影響能量密度的情況下，將電動汽車的充電時間縮短到16秒。
該項技術就是利用新型多孔石墨烯材料巨大的表面區域，在極短的時間內，所充電量與普通鋰電池相當，并且在電極經過1萬次充放電后，能量密度沒有明顯損失。
