中國粉體網訊 自2004年第一次制備得到獨立的單層石墨烯以來，眾多科學家展開了對石墨烯的研究，石墨烯已經成為材料及凝聚態物理領域一顆閃耀的新星。石墨烯以其非凡的性質在多個領域都展現出廣闊的應用前景。
復合材料
石墨烯由于具有極高的力學性能和電學性能，在作為聚合物基體的增強功能化添加劑方面被認為據有廣泛的研究前景。石墨烯的添加不僅有利于聚合物基體電性能，熱傳導性能的改善，對于提高玻璃化轉變溫度，改善復合材料力學性能也具有重大意義。
納電子器件領域
2005年，Geim研究組J與Kim研究組H發現，室溫下石墨烯具有10倍于商用硅片的高載流子遷移率(約10cm/V·s)，并且受溫度和摻雜效應的影響很小，表現出室溫亞微米尺度的彈道傳輸特性(300K下可達0.3m)，這是石墨烯作為納電子器件最突出的優勢，使電子工程領域極具吸引力的室溫彈道場效應管成為可能。較大的費米速度和低接觸電阻則有助于進一步減小器件開關時間，超高頻率的操作響應特性是石墨烯基電子器件的另一顯著優勢。此外，石墨烯減小到納米尺度甚至單個苯環同樣保持很好的穩定性和電學性能，使探索單電子器件成為可能。
代替硅生產超級計算機
石墨烯是目前已知導電性能最出色的材料。石墨烯的這種特性尤其適合于高頻電路。高頻電路是現代電子工業的領頭羊，由于工程師們正在設法將越來越多的信息填充在信號中，它們被要求使用越來越高的頻率，電路中的工作頻率越高，熱量也越高，于是，高頻的提升便受到很大的限制。由于石墨烯的出現，高頻提升的發展前景似乎變得無限廣闊了。這使它在微電子領域也具有巨大的應用潛力。研究人員甚至將石墨烯看作是硅的替代品，能用來生產未來的超級計算機。
超級電容器
由于石墨烯具有極高的理論比表面積，結構上屬于獨立存在的單層石墨晶體材料，故石墨烯片層的兩邊均可以負極電荷形成雙電層。通過化學法制備的石墨烯由于結構的不穩定性以及潛在的官能團容易形成宏觀聚集體，石墨烯片層之間互相雜亂堆疊分布，導致有效雙電層的面積減少。解決其宏觀條件下的團聚使其表面積得到有效增加，有可能獲得高于多孔炭的比電容。由于石墨烯片層所特有的皺褶以及疊加效果，可以形成的納米孔道和納米空穴，有利于電解液的擴散，因此石墨烯基的超級電容器具有良好的功率特性。
太陽能電池
2010年，清華大學的研究人員首次將石墨烯覆蓋在傳統的單晶硅材料上，研究發現其具有優異的光電轉換性能。這樣一個簡易的太陽能電池模型，經過優化提升后光電轉換效率可以達到10%以上。石墨烯-硅模型還可以進一步拓展為石墨烯與其它半導體材料的結構。這種可以將石墨烯與傳統材料結合的模型，對石墨烯的實際應用具有重要的推動作用。
光子傳感器
石墨烯還可以以光子傳感器的面貌出現在更大的市場上，這種傳感器是用于檢測光纖中攜帶的信息的，這個角色一直由硅擔當，但硅的時代似乎將要結束。2012年10月，IBM的一個研究小組首次披露了他們研制的石墨烯光電探測器，接下來人們要期待的就是基于石墨烯的太陽能電池和液晶顯示屏了。因為石墨烯是透明的，用它制造的電板比其它材料具有更優良的透光性。
基因電子測序
由于導電的石墨烯的厚度小于DNA鏈中相鄰堿基之間的距離以及DNA四種堿基之間存在電子指紋，因此，石墨烯有望實現直接的，快速的，低成本的基因電子測序技術。
儲氫
Dimitrakakis等人報道了石墨烯與碳納米管結合可以形成三維網絡結構用于儲氫，通過計算方法得知在摻雜鋰離子的情況下，其常壓儲氫能力可以達到41g/L。Ghosh等人利用剝離氧化石墨并進行納米鉆石轉換得到的材料在一個大氣壓下，77K可以吸附1.7%的氣體。氫氣吸附量隨表面的改變呈現線性變化。在100個大氣壓，298K條件下吸附量可以達到甚至超過3%，表明單層石墨烯具有更大的儲氫量。
其它應用
石墨烯還可以應用于晶體管、觸摸屏等領域，同時有望幫助物理學家在量子物理學研究領域取得新突破。
中國科研人員發現細菌的細胞在石墨烯上無法生長，而人類細胞卻不會受損。利用這一特點石墨烯可以用來做繃帶，食品包裝甚至抗菌T恤。
用石墨烯做的光電化學電池可以取代基于金屬的有機發光二極管，石墨烯還可以取代燈具上的傳統金屬石墨電極，使之更易于回收。
石墨烯不僅可以用來開發制造出紙片般薄的超輕型飛機材料、制造出超堅韌的防彈衣，甚至能讓科學家夢寐以求的2.3萬英里長太空電梯成為現實。
石墨烯的主要應用領域
6月19日，來自2DM公司的市場應用開發專家符傳杰先生將走進粉體公開課直播間，做題為《通過使用石墨烯拓展材料應用領域》的精彩報告，屆時他將為大家詳細講解2DM石墨烯生產方式與獨特點以及石墨烯應用方向與好處等方面的內容。
【專家簡介】
符傳杰在國防行業工作了6年，從事電子光學系統和士兵系統的開發和應用。他畢業于新加坡國立大學，獲得系統設計和管理碩士學位，與最終用戶，采購機構以及研究與開發人員廣泛合作，使眾多項目成功產業化應用。作為2DM公司的市場應用開發專家，符傳杰幫助客戶采用和有效使用石墨烯，從而為客戶的產品帶來更高的價值。
參考來源：
許士才：石墨烯的制備、表征及光電性質應用研究
郭鵬：石墨烯的制備、組裝及應用研究
（中國粉體網編輯整理/平安）
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