可穿戴設備的未來救（jiù）星（xīng）：石墨烯材料

可穿戴（dài）設備的未來救（jiù）星：石墨烯材料（liào）

石墨烯是新材料領域一顆耀眼（yǎn）的新星，由於其優異的力學、光學、電學和微量子性能，有望在電子、新能源、高端製造、醫療（liáo）等領域得到廣泛應用，未（wèi）來下遊（yóu）應用市場有望達（dá）到萬（wàn）億（yì）元水平。l.預計它將首先應（yīng）用於太陽能透明電極、散（sàn）熱材料和觸摸屏領域（yù）。

石（shí）墨烯目前正處於工業化（huà）的關鍵階段，在技術（shù）、工藝和產（chǎn）業鏈對接方麵需（xū）要大（dà）量的（de）資源（yuán），工業化的關鍵和難點（diǎn）是（shì）相關材料的準備、轉移技術和上下遊（yóu）產業鏈的整合，工業化的發（fā）展（zhǎn）需要（yào）美國、英國、中國（guó）、日本和韓國的T處於前列。

石（shí）墨烯業（yè）務涉及的上市公司很多，但目前正處於研發試驗階段或新的參與階段，尚未對業績產生實質性影響。

石墨烯是由單層碳原子組成的六角形蜂窩點陣二維平麵材料（liào）。石墨烯的發現推翻了先前的概（gài）念，即在凝聚態物理中，二維材料不能在有（yǒu）限的溫度下存在。

石墨烯具有許多優良的機械、光學、電學和（hé）微觀量子性質。它是目前最薄、最（zuì）硬的納米材料（liào）。同時，它具有（yǒu）普通材料所不具備的許（xǔ）多特性，如（rú）良好的透射率、高導熱性、高電子遷移率、低電阻率（lǜ）和高機械強度。預計今後石墨烯將用（yòng）於電極、電池、晶體管、觸摸屏（píng）、太陽能、傳感器和超材料等（děng）領（lǐng）域，輕材料（liào）、醫療、海水淡化（huà）等應用是最有（yǒu）前景的先進材料（liào）之一。

石墨烯材料可分為兩類：一類是由單層或多層石墨烯組成的薄膜，另一（yī）類是由多層（céng）石墨烯組成的微芯片。石墨烯薄膜可分為單晶薄膜和多晶薄膜。其中，單晶薄膜可用於集成電路和其他電子器件。電子學領域，但（dàn）工業化還需要時間，多晶薄膜有望在5-10年內實現工業化，取代ITO玻璃用於觸摸屏（特別是柔性製（zhì）造屏幕）等需要透明電極的領域，除純石墨烯外，還有許多石墨烯衍生物，將得到廣泛（fàn）應用。未來（lái）。

一（yī）般（bān）來（lái）說，石（shí）墨烯的應（yīng）用將（jiāng）主要（yào）集（jí）中在電子、新能源、生物醫學、高精度製造、水處理等高科技領域。

在傳感器方麵，納米傳（chuán）感器具有體（tǐ）積小、精度高的特點，與普通傳感器（qì）相比，原子級傳感器（qì）具有許多獨特的微特性，大大拓寬了傳感器的應用領域，納（nà）米傳（chuán）感器（qì）可（kě）廣泛（fàn）應用於生物、化學、機械、航空、軍事等領域（yù）。無磁傳感器、納米生物傳（chuán）感器和納（nà）米光纖傳感（gǎn）器。納米傳感器的尺（chǐ）寸主要（yào）取決於探針的尺寸。隨（suí）著工業生產和環境監測的需要，納（nà）米氣（qì）體傳感器的研究（jiū）和開發（fā）取得了很大的進展，有望在商業上處於領先地位。未來的所有應用。

目前，利（lì）用分散催化劑在SiO 2／Si基體上（shàng）進行化學氣相沉積（jī），製備了單壁（bì）碳納米管（SWCNT），使（shǐ）傳（chuán）感器在複雜的氣體（tǐ）環境中具有選擇性，與傳統的傳感器相比，其分辨力和靈敏（mǐn）度有了明顯的提高。

單壁碳（tàn）納米管（swcnts）具有優異的電子、機械等性能，但其製備一直（zhí）是一個難題，具有可控結構和性（xìng）能的單壁碳納米管（swcnts）的製備是其應用的基礎和關鍵，也是製約其應用的瓶頸。SWCNT的研究與應用。

石墨烯具有良好的導（dǎo）電性和透光性，在透（tòu）明導電電（diàn）極中有很好的應用前景，結果表明，石墨烯的比表麵積（jī）高達2600平方米/克，導（dǎo）電性很高，儲能效率幾乎是現有材料的兩倍因此石墨烯是一種理想的電極材料，在替代其它電極材料方麵具有廣闊的應用前景。甚至商業超級電容器中使用的活性炭和其他（tā）材料的比表麵積也小於1000-1800平方米/克。石墨烯的綜合電性能優於現有材料。

ITO（銦錫（xī）氧化物（wù））廣泛應用於傳統（tǒng）電極材料中，銦價格昂（áng）貴且稀有，業界（jiè）正（zhèng）在尋找比ITO更便宜的替代品。石墨（mò）烯因其獨特的導電性和透明性而成為替代材（cái）料。石墨烯製成的透明電極不僅具有（yǒu）傳統電極的導電性。也可以彎（wān）曲和折疊。在施工過（guò）程中可與建築物結合，經濟實用，透明導電電極不僅可用於（yú）太陽能領域，還可用於觸摸屏、液晶屏、發光LED和超級電容器等領域，石墨烯電極目前（qián）正被全球LA使用。包括觸摸屏和超級電容（róng）器在內的各種產品的實驗室（shì），如果能夠成功地商業（yè）化，預（yù）計未來將改變電子行業的製造模式。

石墨烯是目（mù）前已知的最薄、最強、導電性最好的材料，發現具有三維疊層多層異質結構的石墨烯可（kě）用於（yú）製（zhì）備高靈敏度、高效率的光伏器件，利（lì）用（yòng）太陽能發電，有望成為新一代的石墨烯。n太陽能電池，未來轉換效率更高。

從（cóng）目前的研（yán）究進（jìn）展來看，石墨烯不僅（jǐn）可以用（yòng）作太陽能電池的透明電極，還可以用作半導體層之間的中間電極。石墨烯最強大的領域是有機薄膜太陽能電池。在太陽能電池中使（shǐ）用石（shí）墨烯作為中間電極的優勢在於，石（shí）墨烯是透明的，並（bìng）且在太陽能電池中具有良好的應用（yòng）前（qián）景。d與（yǔ）半導體層兼容。

化學摻雜（zá）可以大大降低石墨烯的表麵電阻，調節石墨烯的工作性能，使其具有更高的柔性透明（míng）導電膜，由石（shí）墨烯製成的透明導電膜不僅具有導電透明太陽能轉換器所必需的性能，而且具有金屬材料不具備（bèi），同時這種薄膜具有中遠紅外和高透射率的特性（xìng），能顯著提高太陽能的轉換效率（lǜ）。是新一代太（tài）陽能電池的理想（xiǎng）材料（liào），目前多晶矽太陽能電池的轉化效率為30%。理（lǐ）論上，石墨烯太陽能電池有望（wàng）將轉換效率提高（gāo）到60%。未來，太陽能電池有望實現小型化，石墨烯可以彎曲透明。預（yù）計未來將在建築外牆上安裝石墨烯太陽（yáng）能（néng）電池，使太陽能可用（yòng）於日常照明（míng）和供暖。

目前（qián），富士電機是石墨烯光伏材料領域的（de）領先製造商之一，公司正在積極（jí）開發石墨烯太陽能電池透明導（dǎo）電薄膜。

超級電容（róng）器是以（yǐ）高比表麵積碳電極/電（diàn）解質界麵上（shàng）產生的電容或過渡金屬氧化物/導（dǎo）電聚合物的表麵和體相的氧化還原（yuán）反應為基礎來（lái）存儲和轉換能（néng）量（liàng）的電子裝置，其結構類似於電（diàn）池，包括正極和負極。負電極、電解質、隔膜和收集器。

超級電容器作為一種新型的（de）儲能裝置（zhì），具有體積小、輸出功率大（dà）、充電時間（jiān）短、使用壽命長、工作溫度範圍寬、安（ān）全無汙染（rǎn）等優點。為生產高（gāo）性能超級電容器，電極材料是超級電容器的關鍵，決定了電容器的能量（liàng）密度、功（gōng）率密度和循環穩定性等主要性能指標，目前，納米結構活性（xìng）炭、卡賓槍等將成為一種（zhǒng）新型的（de）電源裝置。微超級電容（róng）器的電極材料主要有去轉換碳、碳（tàn）納（nà）米管、氧化釕、聚苯胺和聚吡咯，但（dàn）這些材料的（de）綜合性能（néng）不能滿足微能量係統的要求，同時微超級電（diàn）容器的光刻（kè）工藝也比（bǐ）較複雜。生產（chǎn）周期長，成本高，在一定程度上製約了超級電容器（qì）的商業化。

實（shí）驗表明，石墨烯有望成為一種新型高效的超級電（diàn）容器電（diàn）極材料，目前已開（kāi）發出一種基於石墨烯的新型微型超級電容器，它具有結構緊湊、充放電率高、機械柔性好等特（tè）點，與傳（chuán）統的固態電解質相比，石（shí）墨烯介電體具有更好（hǎo）的性能。集（jí）成電路能顯著提高電容器（qì）容量和耐久性，可與薄膜鋰離子電池（chí）媲美，這種新型石墨烯微電容器（qì）有望應用於微電（diàn）子係統、便攜式電子設備、無線傳感器網絡、柔性顯示器和各種電子設備（bèi）的儲能裝置。N生物體。

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