石墨烯(Graphene)是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。是目前發現的硬度較高、韌性最強的納米材料。石墨烯分為兩種,一種是導電導熱性能最強的一種新型納米材料,石墨烯被稱為"黑金",是"新材料之王";第二生物質石墨烯經過多次試驗與各種纖維素相結合,研制出生物質石墨烯內暖纖維、石墨烯內暖絨、石墨烯烯孔材料成為全球矚目的新型紡織材料!已被廣泛應用。
1電池:
石墨烯電池,利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出的一種新能源電池。石墨烯電池在飽和氯化銅溶液中,時間(小時、天數)和產生電壓的關系。
美國俄亥俄州的Nanotek儀器公司利用鋰離子在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出一種新的電池。這種新的電池可把數小時的充電時間壓縮至短短不到一分鐘。分析人士認為,未來一分鐘快充石墨烯電池實現產業化后,將帶來電池產業的變革,從而也促使新能源汽車產業的革新。
2傳感器領域:
石墨烯因其獨特的二維結構在傳感器中有廣泛的應用,具有體積小、表面積大、靈敏度高、響應時間快、電子傳遞快、易于固定蛋白質并保持其活性等特點,能提升傳感器的各項性能。主要用于氣體、生物小分子、酶和DNA 電化學傳感器的制作。新加坡南洋理工大學開發出了敏感度是普通傳感器1000 倍的石墨烯光傳感器;美國倫斯勒理工學院研制出性能遠超現有商用氣體傳感器的廉價石墨烯海綿傳感器。
3儲能和新型顯示領域:
石墨烯具有極好的電導性和透光性,作為透明導電電極材料,在觸摸屏、液晶顯示、儲能電池等方面有很好的應用。石墨烯被認為是觸摸屏制造中最有潛力替代氧化銦錫的材料,三星、索尼、輝銳、3M、東麗、東芝等龍頭企業均在此領域作了重點研發布局。美國德州大學奧斯汀分校研究人員利用KOH對石墨烯進行化學修飾重構形成多孔結構,得到的超級電容的儲能密度接近鉛酸電池。密歇根理工大學科學家研發出一種獨特蜂巢狀結構的三維石墨烯電極,光電轉換效率達到7.8%,且價格低廉,有望取代鉑在太陽能電池中的應用。東芝公司研發出石墨烯與銀納米線復合透明電極,并實現了大面積化。
4半導體材料領域:
石墨烯被認為是替代硅的理想材料,大量有實力的企業均開展了石墨烯半導體器件的研發。韓國成均館大學開發出了高穩定性n型石墨烯半導體,可以長時間暴露在空氣中使用。美國哥倫比亞大學研發出石墨烯-硅光電混合芯片,在光互連和低功率光子集成電路領域具有廣泛的應用前景。IBM 的研究人員開發出了石墨烯場效應晶體管,其截止頻率可達100GHz,頻率性能遠超相同柵極長度的先進硅晶體管的截止頻率(40GHz)。
5生物質內暖纖維:
內暖纖維石墨烯從玉米秸稈中提煉,生物質石墨烯經過多次試驗與各種纖維素相結合,研制出生物質石墨烯內暖纖維、石墨烯內暖絨、石墨烯烯孔材料成為全球矚目的新型紡織材料!生物質石墨烯內暖發泡材料為生物質石墨烯與聚氨酯記憶棉材料復合,和生物質石墨烯與乳膠復合發泡兩類產品,是對生物質石墨烯下游商品化應用的又一拓展,產品環保舒適。石墨烯在服裝紡織界的應用就此開啟!