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石墨烯的应用范围

(2019-07-27 12:36:12)
标签:

晶体管

传感器

电容器

超导材料

催化剂

分类: 前沿科技

(一)作为晶体管

石墨烯中电子的传导速率为8x105m/s,虽然比光的传播速度慢,但比一般半导体中电子传导速度快,比硅晶片的传导速度快很多利用石墨烯的这一特点,可以用来制备晶体管,制备的晶体管具有体积小成本低灵敏快速节能的优点

(二)作为传感器

石墨烯可用来制备传感器,其中一个重要原因是,其独特的二维层状结构具有比表面积大的特点,而大的比表面积非常有利于制备高灵敏度的传感器;另外一个重要的原因是,其具有独特的电子结构,当一些气体分子被吸附在石墨烯上时,石墨烯的电子结构会发生改变,导致其导电性能发生很大的快速变化,因此石墨烯可以应用于制备气体分子传感器或探测器

(三)作为超级电容器

石墨烯具有比表面积大和电导率高的优点,不需要像多孔碳材料电极那样需要依赖孔的分布才能用来制备超级电容器,这种优越的特点使石墨烯成为极佳的电极材料目前的研究也表明,利用石墨烯材料生产的超级电容器,其功率密度能够达到10kW/kg,能量密度能够达到28.5Wh/kg,最大比电容能够达到205F/g,而且制成的这种超级电容器经过1000多次的循环充放电测试后还能保留90%的比电容,循环使用的寿命较长

(四)作为超导材料

在两个超导电极中间连接石墨烯的方法来研究约瑟夫森效应,发现石墨烯中有超电流通过,而且当处于零电荷密度时也有超电流通过,这种现象说明石墨烯具有非常好的超导性

(五)作为能源储存

石墨烯具有较小的质量较高的化学稳定性和较大的比表面积的优势,这种优势可以使其成为最佳的储氢材料希腊大学的研究表明石墨烯材料掺杂钾原子时,石墨烯柱的储氢量可达到6.1%,使其成为性能最佳的能源储备材料

(六)作为催化剂

石墨烯是从石墨中分离出来的,具有碳材料的特陛,能作为一种催化剂载体但是石墨烯本身又有自身的特性,具有单原子层结构和导电特性的优势,能制备出高质量的燃料电池催化剂,也能高效吸附抗肿瘤的药物,是一种极好的催化剂,具有广发的应用前景

(七)作为复合材料

石墨烯具有独特的物理化学和力学性能优势,其在新型的复合材料中得到了很好的应用相关的研究结果也发现,以石墨烯作为基础材料制备的聚苯胺石墨烯复合物,其比电容能够达到1046F/g,远大于纯聚苯胺115F/g的比电容许多研究结果也发现,在复合材料中加入了石墨烯,复合材料的多功能性得到了大大的提高,这为复合材料的发展开阔了最新的道路

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