由于石墨烯的發(fā)現(xiàn)，研究人員在2010年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。我們何時(shí)能看到世界上最新穎的材料所生產(chǎn)的產(chǎn)品呢？這篇文章或許能給大家撥開(kāi)迷霧。

1、利用石墨烯膜可以將鹽從海水中分離

地球表面大部分被水所覆蓋，但是由于大量的鹽的存在，使得我們很難將它當(dāng)做飲用水的來(lái)源。為了解決這個(gè)問(wèn)題，曼徹斯特大學(xué)的研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)出一種可擴(kuò)展的、孔徑大小均勻的氧化石墨烯薄膜，它可以過(guò)濾掉極其微小的鹽顆粒，而不過(guò)多影響水的流動(dòng)。

由于石墨烯膜被淹沒(méi)在水中時(shí)會(huì)變得膨脹起來(lái)，它不能過(guò)濾掉那些極其微小的普通鹽離子。為此，他們找到一個(gè)通過(guò)物理方式來(lái)控制薄膜在水中膨脹程度的方法。該方法使它們比普通鹽離子的孔徑更小，從而過(guò)濾掉不想要的鹽、顆粒和分子。與此同時(shí)，這種薄膜仍然允許水流十分順利地通過(guò)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，有研究小組指出，調(diào)整孔徑大小以過(guò)濾特定離子的基本思想可以應(yīng)用于不同的薄膜，也有著不同的用途。

2、變形或破裂時(shí)可變色的石墨烯涂層可檢測(cè)裂紋

德國(guó)萊布尼茲聚合物研究所研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種石墨烯涂層，它在變形或破裂時(shí)可改變顏色。例如，機(jī)翼和其他飛機(jī)部件可以產(chǎn)生微小的裂紋，當(dāng)受到突然的壓力時(shí)，可能會(huì)導(dǎo)致故障。在這項(xiàng)新的努力中，研究人員已經(jīng)開(kāi)發(fā)了一種這種材料的涂層，這將使檢查員更容易發(fā)現(xiàn)可能導(dǎo)致故障的微小裂紋。

通過(guò)使用特殊的沉積方法重疊具有有序和無(wú)序特征的石墨烯納米片（GNP），實(shí)現(xiàn)了獨(dú)特的“魚(yú)鱗”結(jié)構(gòu)。通過(guò)精細(xì)平行多層膜的機(jī)械調(diào)諧觀察到可變結(jié)構(gòu)著色。 此外，結(jié)合可變結(jié)構(gòu)著色和電氣感測(cè)功能的方法，使用幾種顏色來(lái)解決“交通燈”中的危險(xiǎn)報(bào)警和安全性系統(tǒng)，他們?yōu)椴牧瞎收锨暗奈ｋU(xiǎn)等級(jí)和微裂紋的早期警告帶來(lái)了第一個(gè)有價(jià)值的步驟。

3、石墨烯光電晶體管有望用于光學(xué)技術(shù)

石墨烯是一種薄碳層，可應(yīng)用于光電方面，研究人員正在努力研發(fā)石墨烯光電探測(cè)器，這些器件對(duì)許多技術(shù)都至關(guān)重要。然而，由石墨烯制成的典型光電探測(cè)器僅僅能小面積感應(yīng)光，因而也限制了其性能。

目前，研究人員通過(guò)將石墨烯與相對(duì)質(zhì)量較大的碳化硅材料相結(jié)合，研制出了可被光激活的石墨烯場(chǎng)效應(yīng)晶體管，因而解決了這個(gè)問(wèn)題。”高性能光電探測(cè)器可應(yīng)用于諸多方面，包括天體物理學(xué)高速通信、超靈敏攝像機(jī)、感測(cè)應(yīng)用、可穿戴電子設(shè)備等。另外石墨烯晶體管陣列會(huì)帶來(lái)高分辨率成像和顯示。未來(lái)研究方向主要包括探索諸如閃爍體、天體物理學(xué)成像技術(shù)和高能輻射傳感器等。

4、石墨烯有望促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞再生

一種非常規(guī)的工程技術(shù)也許能夠克服神經(jīng)再生的障礙。來(lái)自愛(ài)荷華州立大學(xué)的科學(xué)家們已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了一種利用噴墨打印機(jī)的納米技術(shù)，這種技術(shù)可以生成多層石墨烯電路。這種技術(shù)的最終結(jié)果有望將間質(zhì)干細(xì)胞（形成骨、軟骨和脂肪細(xì)胞）轉(zhuǎn)化為施旺細(xì)胞，這種細(xì)胞在促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞的康復(fù)中起著多種作用。

在一份聲明中，共同第一作者、愛(ài)荷華州的生物化學(xué)工程博士后研究員Metin Uz說(shuō)，“這項(xiàng)技術(shù)可能會(huì)獲得一個(gè)更好的方法來(lái)分化干細(xì)胞。” 然而，改進(jìn)這種方法可能會(huì)影響體內(nèi)受損神經(jīng)的修復(fù)方式。

根據(jù)該團(tuán)隊(duì)的研究結(jié)果，可以得出結(jié)論：“靈活的石墨烯電極可以適應(yīng)損傷部位，并為神經(jīng)細(xì)胞再生提供了直接的電刺激，這些結(jié)果為體內(nèi)神經(jīng)再生鋪平了道路。”

5、用石墨烯和金去做優(yōu)良腦探測(cè)器

來(lái)自韓國(guó)的一支研究團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了更高效的神經(jīng)電極，可以最大限度地減少組織損傷，還能傳輸清晰的腦信號(hào)。通常，電極越小，檢測(cè)信號(hào)越困難。然而，韓國(guó)大邱慶北科技研究院的一個(gè)團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種小型，靈活和清晰的腦信號(hào)檢測(cè)器。

檢測(cè)器由記錄大腦信號(hào)的電極組成。信號(hào)沿著互聯(lián)線(xiàn)傳到連接器，將信號(hào)傳輸?shù)綔y(cè)量和分析信號(hào)的機(jī)器上。這些組合的材料增加了探針（探測(cè)器）的有效表面積，導(dǎo)電性能和電極強(qiáng)度，同時(shí)仍保持柔軟性和與軟組織的相容性。

這意味著電極可以收縮，但不會(huì)減少信號(hào)檢測(cè)。互聯(lián)線(xiàn)由石墨烯和金的混合物制成。石墨烯是柔軟的，金是優(yōu)良導(dǎo)體。研究人員測(cè)試了探針，發(fā)現(xiàn)它能清晰讀取大鼠腦信號(hào)，比標(biāo)準(zhǔn)的平面金電極好得多。 該探針需要在廣泛商業(yè)化之前進(jìn)行進(jìn)一步的臨床測(cè)試。

6、石墨烯中的可控制電子為開(kāi)發(fā)潛在電子設(shè)備提供新契機(jī)

科學(xué)家第一次在石墨烯中創(chuàng)造出了可調(diào)諧的人造原子。研究結(jié)果表明，限制用于控制石墨烯電子的技術(shù)是可行、可控、可逆的。電子的能量狀態(tài)是“可調(diào)節(jié)的”。這種可調(diào)性為研究石墨烯中獨(dú)特的物理電子行為開(kāi)辟了新途徑。此外，它還提供了一種通過(guò)使用以石墨烯為主要設(shè)備的方法，促進(jìn)了未來(lái)的電子技術(shù)，通信和傳感器。

羅格斯大學(xué)研究人員領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)出了一種技術(shù)，可以穩(wěn)定地保持和控制修改石墨烯中局部的電荷狀態(tài)。該小組進(jìn)一步證明，在外部電場(chǎng)作用下，空位處的準(zhǔn)邊界狀態(tài)是可調(diào)的。捕獲機(jī)制可以打開(kāi)和關(guān)閉，從而提供了一種新的范例來(lái)控制和引導(dǎo)石墨烯中的電子。

7、石墨烯納米帶可實(shí)現(xiàn)超敏感質(zhì)量檢測(cè)

中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)利用懸浮在溝槽上的石墨烯納米棒，通過(guò)單電子晶體管（SET）發(fā)現(xiàn)了納米機(jī)械運(yùn)動(dòng)與電導(dǎo)之間的聯(lián)系。

郭國(guó)平和他的團(tuán)隊(duì)通過(guò)絲帶測(cè)量電流時(shí)，有了一些非常顯著的發(fā)現(xiàn)。當(dāng)調(diào)節(jié)施加到色帶端部的交流柵極電壓的頻率時(shí)，它他們發(fā)現(xiàn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)與單個(gè)電子進(jìn)出帶的流動(dòng)耦合；通過(guò)在較高功率下驅(qū)動(dòng)色帶，系統(tǒng)進(jìn)入非線(xiàn)性狀態(tài)。從這個(gè)角度看，血紅蛋白和其他典型的蛋白質(zhì)在這個(gè)規(guī)模上有質(zhì)量。

它們還提供了探索超過(guò)現(xiàn)有技術(shù)解決方案的納米級(jí)現(xiàn)象的途徑，可以揭示一系列領(lǐng)域的問(wèn)題。

8、石墨烯海綿添加劑可用于增強(qiáng)鋰電池性能

來(lái)自日本NEC公司的研究員錢(qián)成開(kāi)發(fā)了一種多孔石墨烯海綿添加劑，也稱(chēng)為Magic G，可用于鋰離子電池的陽(yáng)極和陰極，以提高其速率和功率性能。盡管經(jīng)過(guò)多年的研究和開(kāi)發(fā)，鋰離子電池顯示出一些很好的性能，但由于充放電能力差和高倍率性能，它們?nèi)匀皇艿降凸牡挠绊憽?/p>

錢(qián)成開(kāi)發(fā)了一種蜂窩狀多孔石墨烯海綿，也被稱(chēng)為“魔術(shù)G”（MG），具有高導(dǎo)電性，高比表面積和高電解質(zhì)吸收能力。海綿已經(jīng)作為添加劑摻入鋰離子電池的陽(yáng)極和陰極，以提高速率能力和高速率循環(huán)性。

由于添加劑引入后而產(chǎn)生的電極特性，對(duì)于用于電動(dòng)車(chē)輛的鋰離子電池是必不可少的。錢(qián)成還期待進(jìn)一步優(yōu)化未來(lái)的結(jié)構(gòu)，以獲得更高的性能。

9、無(wú)水環(huán)境下，石墨烯氫燃料電池膜可提升電池效率

匹茲堡大學(xué)斯旺森工程學(xué)院的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯（二氧化碳和氫氣的二維聚合物）具有一種不尋常的特性，它可以形成一種無(wú)水的“管道”，也就是說(shuō)不需要水就可運(yùn)輸質(zhì)子。無(wú)形之中引領(lǐng)了開(kāi)發(fā)氫燃料電池的潮流，這種燃料可用于車(chē)輛和其他能源系統(tǒng)。

質(zhì)子傳導(dǎo)膜（PEM）是質(zhì)子交換膜燃料電池的核心所在，在燃料電池內(nèi)部，質(zhì)子交換膜為質(zhì)子的遷移和輸送提供通道。此膜對(duì)溫度和含水量要求高，當(dāng)溫度過(guò)高或濕度下降，這會(huì)消耗水膜并阻止質(zhì)子遷移穿過(guò)膜。

約翰遜博士說(shuō)：“我們的計(jì)算機(jī)模型表明，由于石墨烯獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，使得它非常適合在無(wú)水條件下，通過(guò)電路快速地實(shí)現(xiàn)質(zhì)子跨膜和電子傳遞。這表明將氫燃料電池車(chē)做為未來(lái)最佳的替代車(chē)輛，已指日可待。

10、石墨烯膜可使核去污能量減少100倍

根據(jù)曼徹斯特大學(xué)的研究，與現(xiàn)有技術(shù)相比，石墨烯可有助于核電廠(chǎng)生產(chǎn)重水和去污能耗成本減少超過(guò)100倍。Marcelo Lozada-Hidalgo博士領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)展示了一種可完全擴(kuò)展的石墨烯膜原型，這種石墨烯膜能夠更有效地生產(chǎn)重水，從而產(chǎn)生更環(huán)保并且更便宜的核電。

現(xiàn)在，曼徹斯特集團(tuán)開(kāi)發(fā)了可完全擴(kuò)展的原型膜，并展示了中試規(guī)模研究中的同位素分離。他們發(fā)現(xiàn)高效率的分離將顯著降低需要處理的原始同位素混合物的投入量，這降低了資本成本和能源需求。

研究人員認(rèn)為，超重氫凈化的能源效益在未來(lái)將會(huì)更大，這是全球主要關(guān)注的問(wèn)題。

11、工程奇跡--石墨烯作為電極材料用于電子設(shè)備

石墨烯在電子工業(yè)中具有極大的發(fā)展前景，特別是作為有機(jī)發(fā)光二極管（OLED）、太陽(yáng)能電池和可穿戴電子產(chǎn)品的透明導(dǎo)電的電極材料。

現(xiàn)在，作透明導(dǎo)電電極，ITO是最常用的材料。Whelan解釋說(shuō)：“下一步的工作重點(diǎn)是提高轉(zhuǎn)移的石墨烯層的電導(dǎo)率，從而提高OLED的功率效率。我們規(guī)劃了兩個(gè)可能的路線(xiàn)：一、我們可以堆疊多個(gè)石墨烯層。二、我們可以化學(xué)摻雜石墨烯，也就是說(shuō)我們可以引入影響電性能的雜質(zhì)。這樣可以使石墨烯與ITO更具競(jìng)爭(zhēng)力。Whelan說(shuō)，將來(lái)，我們希望石墨烯可以成為柔性電子電極的標(biāo)準(zhǔn)材料，例如：用于制造可彎曲的屏幕。

12、研究人員解決了石墨烯的易燃性問(wèn)題，從而開(kāi)啟大規(guī)模生產(chǎn)的大門(mén)

石墨烯在生物醫(yī)學(xué)、電子、能源和環(huán)境等領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分可觀，在許多小型應(yīng)用領(lǐng)域也取得了成功。但是，因?yàn)槭┭趸锸且环N從石墨中制造石墨烯的中間產(chǎn)物，該產(chǎn)物已被證明具有火災(zāi)隱患。

Tian實(shí)驗(yàn)室研究人員使用三次或三次以上正電荷的金屬離子將石墨烯氧化物剝離成透明膜。這種新形式的碳聚合物材料除了不易燃外，還具有柔韌性、無(wú)毒性和強(qiáng)機(jī)械性。一個(gè)潛在的應(yīng)用是使用這種不易燃技術(shù)開(kāi)發(fā)的石墨烯，來(lái)創(chuàng)建一種能夠降低加熱和冷卻成本的節(jié)能窗戶(hù)涂層。

Tian說(shuō)：“這會(huì)有更多的應(yīng)用程序，我們預(yù)計(jì)未來(lái)的汽車(chē)和飛機(jī)窗戶(hù)將比目前更加智能化，還會(huì)有夜視應(yīng)用。

13、石墨烯納米管混合物提升鋰金屬電池

萊斯大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)解決長(zhǎng)期困擾研究人員的問(wèn)題：枝晶的問(wèn)題，創(chuàng)造了一種可充電的鋰金屬電池，其電池容量是商業(yè)鋰離子電池的三倍。

由化學(xué)家詹姆斯羅伯茨領(lǐng)導(dǎo)的Rice研究人員發(fā)現(xiàn)，當(dāng)新電池充電時(shí)，鋰金屬均勻地包覆了碳納米管以共價(jià)連接到石墨烯表面的高導(dǎo)電碳雜化材料。如美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志ACS Nano所報(bào)道，該混合物代替了用于交換安全能力的普通鋰離子電池中的石墨陽(yáng)極。在Rice大學(xué)創(chuàng)建的石墨烯 - 碳納米管陽(yáng)極的測(cè)試表明，它抵抗可破壞電池的鋰樹(shù)枝狀晶體的形成。

Tour說(shuō)“許多人做電池研究只做陽(yáng)極，因?yàn)樽稣麄€(gè)包裝要困難得多，因此我們必須開(kāi)發(fā)一種基于硫磺的相對(duì)的陰極技術(shù)，以適應(yīng)第一代系統(tǒng)中的這些超高容量鋰陽(yáng)極。我們正在中試規(guī)模生產(chǎn)這些陰極加陽(yáng)極的完整電池，并對(duì)它們進(jìn)行測(cè)試。”

14、三維石墨烯上的鎳鈷硫化物核/殼結(jié)構(gòu)用于超級(jí)電容器

鎳鈷硫化物的三維（3D）核/殼結(jié)構(gòu)是在石墨烯上使用一系列水熱步驟進(jìn)行納米工程而生成的，而用于生長(zhǎng)核殼結(jié)構(gòu)的石墨烯是在應(yīng)用于超級(jí)電容器的CVD上生長(zhǎng)的。

通過(guò)使用NCS納米管芯作為電子和離子高速遷移的通道，以及CNS納米片殼作為高活性區(qū)假電容材料，合成后的復(fù)合材料表現(xiàn)出優(yōu)異的電化學(xué)性能。3D石墨烯層除了作為優(yōu)異的表面積來(lái)支持3D NCS/CNS外，它還提供了鎳泡沫集電器和3D NCS/NCS復(fù)合材料之間優(yōu)異的導(dǎo)電性。

這種高性能電極材料可能在未來(lái)的儲(chǔ)能裝置中得到很好的應(yīng)用。

15、石墨烯可作為篩子過(guò)濾水中的離子

目前，隨著耗水量越來(lái)越大，以及海水污染和環(huán)境污染的日益嚴(yán)重，世界上有數(shù)億人無(wú)法獲得安全飲用水。由于傳統(tǒng)的海水淡化過(guò)程具有能源密集型和環(huán)境破壞性，因此我們迫切需要從海水或污染水中提取潔凈水。

曼徹斯特大學(xué)的研究人員認(rèn)為，石墨烯氧化物（GO）膜可以提供一種簡(jiǎn)單的方法，從飲用水中過(guò)濾出不需要的鹽和雜質(zhì)。石墨烯膜存在的缺點(diǎn)是當(dāng)GO層浸沒(méi)在水中時(shí)，兩層或三層水分子將自身插入層間空間中，這樣就會(huì)擴(kuò)大了間隙，允許離子和分子通過(guò)并降低了材料的選擇性。奈爾和他的團(tuán)隊(duì)圍繞這個(gè)缺點(diǎn)找到了一種簡(jiǎn)單的方法，即將GO層疊在環(huán)氧樹(shù)脂之間，以便限制它在浸入水中時(shí)膨脹。通過(guò)運(yùn)用這種方法，物理密封的氧化石墨烯（PCGO）膜可以成功地過(guò)濾掉像Na 和K 之類(lèi)的常見(jiàn)離子，同時(shí)允許水通過(guò)。

16、電化石墨烯制成細(xì)菌滅蟲(chóng)器

石墨烯的應(yīng)用正逐漸被人們發(fā)掘，萊斯大學(xué)的研究人員已經(jīng)用這種材料來(lái)制造一個(gè)細(xì)菌滅蟲(chóng)器。以前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種稱(chēng)為激光誘導(dǎo)石墨烯（LIG）的材料是抗菌的，現(xiàn)在該團(tuán)隊(duì)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)添加幾伏的電力，這些性能可以被提升一個(gè)檔次。

Tour說(shuō)：“這種形式的石墨烯極易抵抗生物膜的形成，這對(duì)生物膜的形成具有很大的應(yīng)用潛力，例如水處理廠(chǎng)，石油鉆井作業(yè)，醫(yī)院和海洋應(yīng)用場(chǎng)合，如對(duì)污染敏感的水下管道。使用電力時(shí)的高抗菌是一個(gè)很大的額外的好處。”

Tour說(shuō)：“被動(dòng)生物污損抑制和主動(dòng)電壓誘導(dǎo)的微生物去除的結(jié)合使得這是一種非常受歡迎的材料，用于抑制困擾許多行業(yè)的自然污染的增長(zhǎng)，解決了一個(gè)大麻煩。”

17、碳化硅上的石墨烯可以?xún)?chǔ)存能量

通過(guò)在碳化硅的石墨烯的完美表面上引入缺陷，瑞典Linkping大學(xué)的研究人員增加了材料存儲(chǔ)電荷的能力。

進(jìn)行研究的研究人員通過(guò)在Linkping大學(xué)開(kāi)發(fā)的方法使用石墨烯制造碳化硅晶體。當(dāng)碳化硅被加熱到2000℃時(shí)，表面上的硅原子移動(dòng)到氣相，并且只剩下碳原子。 Mikhail Vagin說(shuō)：“被稱(chēng)為 “陽(yáng)極氧化”的電化學(xué)過(guò)程會(huì)破壞石墨烯層，從而產(chǎn)生更多的邊緣。我們測(cè)量了陽(yáng)極氧化石墨烯的性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)材料儲(chǔ)存電能的能力相當(dāng)高。

MikaelSyvjrvi 說(shuō)：“碳化硅上的石墨烯可以在比其他類(lèi)型的石墨烯更大的區(qū)域中制造，如果我們可以以受控的方式改變材料的性質(zhì)，則可以為其它功能定制表面，例如，創(chuàng)建一個(gè)具有自己的內(nèi)置電池的傳感器。”

18、利用石墨烯可造出可見(jiàn)光以外的高端相機(jī)

在過(guò)去的40年中，微電子技術(shù)突飛猛進(jìn)，這主要得益于硅和CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)技術(shù)，正是基于此，才有可能制造出計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、小巧且低成本數(shù)碼相機(jī)以及我們今天所依賴(lài)的大多數(shù)電子產(chǎn)品。然而，由于難以將除硅以外的半導(dǎo)體與CMOS結(jié)合起來(lái)，使得這個(gè)平臺(tái)除微電路和可見(jiàn)光攝像機(jī)以外變得更加復(fù)雜多樣。

現(xiàn)如今這個(gè)障礙已經(jīng)克服了。 ICFO研究人員首次展示了CMOS集成電路與石墨烯的單片集成，由此產(chǎn)生了一種高分辨率圖像傳感器，它主要是基于石墨烯和量子點(diǎn)（QD）的數(shù)十萬(wàn)光電探測(cè)器而成。總的來(lái)說(shuō)，這種石墨烯與CMOS的單片式集成的演示能夠使光電子應(yīng)用更加廣泛，例如低功率的光學(xué)數(shù)據(jù)通信和緊湊、超靈敏的傳感系統(tǒng)。

19、氧化石墨烯使橡膠更堅(jiān)固

天然橡膠為粘性液體，但添加交聯(lián)劑和填料顆粒可以生產(chǎn)出固體彈性材料。然而，這個(gè)過(guò)程是耗費(fèi)時(shí)間和精力的。 現(xiàn)在來(lái)自四川和哈佛大學(xué)的研究人員發(fā)現(xiàn)，石墨烯氧化物（GO）可以在一個(gè)簡(jiǎn)單的步驟中交聯(lián)和強(qiáng)化橡膠。

曼徹斯特的納米功能材料集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)者Vijayaraghavan說(shuō)：“復(fù)合材料包含兩部分，一種柔軟輕盈的基體和一種強(qiáng)力的填料，總而言之，它們既輕又強(qiáng)。”“這是運(yùn)動(dòng)車(chē)中使用的碳纖維復(fù)合材料或用于護(hù)甲的凱夫拉爾復(fù)合材料的原理。在這種情況下，我們用石墨烯制成了一種柔軟而有彈性但脆弱的橡膠復(fù)合材料，所得材料都是更強(qiáng)大和更柔軟。”

20、石墨烯為分子電子學(xué)提供新功能

由國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）和伯爾尼大學(xué)率領(lǐng)的國(guó)際研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了使用石墨烯調(diào)節(jié)下一代分子電子器件功能的新途徑。可以利用這些結(jié)果開(kāi)發(fā)更小，更高性能的器件，用于一系列應(yīng)用，包括分子檢測(cè)，柔性電子器件，能量轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，以及電阻標(biāo)準(zhǔn)的穩(wěn)定測(cè)量設(shè)置。

在科學(xué)進(jìn)步雜志上報(bào)道的研究結(jié)果表明了基于石墨烯的分子電子學(xué)發(fā)展的重大變化，分子和石墨烯之間的共價(jià)接觸的重現(xiàn)性（甚至在室溫下）克服了基于造幣金屬的最先進(jìn)的技術(shù)的當(dāng)前狀態(tài)的局限性。

研究結(jié)果還將幫助研究人員在電催化和能量轉(zhuǎn)換研究中，通過(guò)在其實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)中設(shè)計(jì)石墨烯/分子界面，提高催化劑或器件的效率。

21、石墨烯晶體管開(kāi)啟計(jì)算機(jī)的新時(shí)代

中佛羅里達(dá)大學(xué)助理教授Ryan M. Gelfand是研發(fā)團(tuán)隊(duì)的一份子，他所在的研發(fā)團(tuán)隊(duì)現(xiàn)今研發(fā)了一種石墨烯晶體管，這種晶體管在只使用現(xiàn)有晶體管百分之一電力的情況下，能使計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度提升一千倍。而現(xiàn)在，依靠硅晶體管的舊時(shí)代已經(jīng)結(jié)束，石墨烯晶體管的新時(shí)代就要來(lái)臨。”

基于邏輯電路的相互聯(lián)系的石墨烯晶體管系列可以使速度實(shí)現(xiàn)飛躍，能使時(shí)速接近太赫茲范圍——也就是說(shuō)時(shí)速會(huì)提升大約一千倍。另外，Gelfand也表示，石墨烯晶體管將會(huì)更小，并且效率也會(huì)更高，同時(shí)會(huì)使設(shè)備制造商制備工藝更簡(jiǎn)單并使計(jì)算機(jī)具備更多的功能。

22、石墨烯未來(lái)路在何方？劍橋、麻省理工等科學(xué)家這樣說(shuō)

有人預(yù)測(cè)，石墨烯將取代硅作為電子器件的主要材料，因?yàn)樗梢允乖O(shè)備的處理速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)穆?tīng)柖桑腋p、更薄、更靈活。另一些人則夢(mèng)想著石墨烯推動(dòng)電池的發(fā)展，因?yàn)樗軐?dāng)今鋰離子電池的能量密度提高很多倍，極大地?cái)U(kuò)大了電動(dòng)汽車(chē)的使用范圍，并在幾秒鐘內(nèi)為我們的手機(jī)和筆記本電腦充電。

De la Fuente告訴Seeker，石墨烯的第一個(gè)廣泛的商業(yè)應(yīng)用可能在生物傳感領(lǐng)域。在生物傳感器之后，電池將成為利用石墨烯獨(dú)特性能的下一個(gè)產(chǎn)品。“石墨烯只是冰山一角，并且才剛剛開(kāi)始”。石墨烯具有很大的潛力，但我們至少需要花費(fèi)10到15年才能實(shí)現(xiàn)。我們不知道是否會(huì)成功，但我對(duì)結(jié)果越來(lái)越滿(mǎn)意。”

23、石墨烯納米膠囊，促進(jìn)鋰硫電池商業(yè)化

美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室和俄勒岡州州立大學(xué)的研究人員，發(fā)現(xiàn)了一種新的陰極結(jié)構(gòu)硫化鋰電池，這種陰極由包覆多層石墨烯的二硫化鋰納米晶體組成。

在他們實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，研究人員發(fā)現(xiàn)Li2具有較高氧化還原活性，電極充電時(shí)氧化為硫，放電時(shí)又還原回去。在這種電化學(xué)轉(zhuǎn)化過(guò)程中，石墨烯膠囊可以有效地保存活性硫，因此電極不會(huì)膨脹。

他告訴nanotechweb.org ：“我們的新工作，克服了傳統(tǒng)的硫電極和先前報(bào)道的表面復(fù)合材料存在的問(wèn)題。簡(jiǎn)單和可規(guī)模化的制造工藝已經(jīng)開(kāi)始發(fā)展，這意味著在電動(dòng)汽車(chē)行業(yè)，該電極很有可能使Li-S電池商業(yè)化，具有很大的潛力。”

24、釕原子附著石墨烯上制造高效燃料電池

萊斯大學(xué)科學(xué)家通過(guò)將單一的釕原子附著到石墨烯上，為高性能燃料電池制造了耐用的催化劑。

催化劑驅(qū)動(dòng)氧化還原反應(yīng)，使燃料電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，電極通常由鉑制成，其能夠抵抗電池電荷電解質(zhì)的酸性。但鉑金是昂貴的，科學(xué)家已經(jīng)研究了幾十年，希望可以獲得適當(dāng)?shù)奶娲贰；瘜W(xué)家James Tour說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)室與萊斯和中國(guó)的同事們開(kāi)發(fā)了新的材料，釕原子和石墨烯組合可能符合要求。在測(cè)試中，其性能與傳統(tǒng)的鉑基合金、最佳鐵氮摻雜石墨烯的性能相當(dāng)。

25、石墨烯血液透析膜

現(xiàn)今的商業(yè)透析膜分離分子十分緩慢，部分原因是由于它們的組成所致：商業(yè)透析膜相對(duì)較厚，并且作為可以穿過(guò)這種致密膜的“孔”蜿蜒分布，因此靶分子難以快速通過(guò)商業(yè)透析膜。

現(xiàn)在麻省理工學(xué)院的工程師已經(jīng)從石墨烯片中制備出了一個(gè)功能性透析膜，石墨烯為一層單一的碳原子，以與鐵絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)相似的六邊形一樣端對(duì)端連接。麻省理工學(xué)院機(jī)械工程系博士后PiranKidambi表示：該研究小組的研究結(jié)果表明，石墨烯可以改善膜技術(shù)，特別是對(duì)于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的分離過(guò)程、以及潛在的血液透析等應(yīng)用領(lǐng)域。

26、石墨烯上的納米電子器件，為電子產(chǎn)品微型化開(kāi)辟了新的途經(jīng)

科學(xué)家們?cè)陔娮悠骷⑿突牡缆飞喜粩嗲斑M(jìn)，如今已可以將某些必要的電子器件（如二極管和隧道效應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)）在原子精度層面上結(jié)合于單個(gè)石墨烯線(xiàn)（納米帶）中。

經(jīng)過(guò)反復(fù)討論，阿爾托大學(xué)的Peter Liljeroth與烏得勒支大學(xué)的Ingmar Swart敲定了方案。他們?cè)噲D通過(guò)在原子精度層面制造石墨烯結(jié)構(gòu)來(lái)解決控制電流的問(wèn)題。他們發(fā)現(xiàn)，石墨烯的電子性能可以通過(guò)將其制成石墨烯納米帶（非常窄的條帶）來(lái)控制，并且利用了先進(jìn)的微觀技術(shù)來(lái)確定所得結(jié)構(gòu)的電子特性和電子運(yùn)輸特性。

Peter Liljeroth說(shuō)：“這是我們第一次創(chuàng)建出隧道效應(yīng)半導(dǎo)體結(jié)，并且真正了解到它的具體原子結(jié)構(gòu)。另外，通過(guò)實(shí)時(shí)測(cè)量通過(guò)電子器件的電流，我們還可以定量地分析理論與實(shí)驗(yàn)方面的差別。”

27、石墨烯太陽(yáng)能電池將“隨處可見(jiàn)”

近日，研究人員研發(fā)出一種利用石墨烯制造太陽(yáng)能電池的新技術(shù)，這種太陽(yáng)能電池可以安裝在玻璃、塑料、紙張和膠帶等的表面上。

該太陽(yáng)能電池將低成本的有機(jī)（含碳）材料與石墨烯電極進(jìn)行了結(jié)合。由有機(jī)化合物制成的光伏太陽(yáng)能電池?fù)碛斜痊F(xiàn)在普遍使用的無(wú)機(jī)硅太陽(yáng)能電池更多的優(yōu)點(diǎn)，例如便宜、易于制造，并且具有柔軟、輕量級(jí)的特點(diǎn)，擺脫了重量大、材質(zhì)硬和脆性易折的缺點(diǎn)，因此將更容易運(yùn)輸。

研究人員未來(lái)的目標(biāo)就是在不犧牲透明度的前提下提高石墨烯有機(jī)太陽(yáng)能電池 的效率，但這還有很長(zhǎng)的路要走。他們現(xiàn)在也正在考慮如何將太陽(yáng)能電池?cái)U(kuò)大到覆蓋整個(gè)窗戶(hù)和墻壁所需的大面積，這樣一來(lái)它們可以更有效地發(fā)電，同時(shí)還能夠?qū)θ搜郾３謳缀醪豢梢?jiàn)。

28、石墨烯超級(jí)電容器打印初試告捷，可穿戴時(shí)代不再遙遠(yuǎn)？

近幾年，石墨烯一直是研究熱門(mén)，一項(xiàng)來(lái)自曼徹斯特大學(xué)的研究證明，只要通過(guò)簡(jiǎn)單的絲網(wǎng)印刷技術(shù)就可直接將柔性電池類(lèi)設(shè)備印刷到紡織品上。

目前可穿戴技術(shù)最大的難題是：如何在不配備眾多電池組的情況下給設(shè)備供電？曼徹斯特大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)認(rèn)為，比較恰當(dāng)?shù)慕鉀Q辦法是用超級(jí)電容器代替電池組。他們將可導(dǎo)電的氧化石墨烯油墨印刷到棉織物上，成功制得固態(tài)的柔性超級(jí)電容器。

為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)電子設(shè)備的可穿戴化，下一步該做的是發(fā)展一種簡(jiǎn)單可工業(yè)量產(chǎn)化的印刷技術(shù)來(lái)生產(chǎn)這種超級(jí)電容器，這將對(duì)下一代多功能可穿戴電子產(chǎn)品的實(shí)現(xiàn)至關(guān)重要。