Графен находит своё применение в следующих областях.
Гибкая, растягиваемая и складная электроника
Гибкая электроника опирается на изгибаемые подложки, а для действительно складываемой электроники требуется складная подложка с очень устойчивым проводником, который может противостоять складыванию. Т. е. кромка в подложке в точке сгиба образует складки и деформация сохраняется даже после развертывания. Это означает, что в дополнение к складной подложке, такой как бумага, проводник, который наносится на эту подложку, также должен быть складным. С этой целью исследователи продемонстрировали процесс изготовления складных графеновых цепей на основе бумажных подложек.
Удивительная проводимость, прочность и эластичность графена также сделали его многообещающим при выборе для растягиваемой электроники - технологии, которая направлена на создание схем на гибких пластиковых подложках для таких применений, как сгибаемые солнечные элементы или роботизированная искусственная кожа.
Ученые разработали метод химического осаждения из паровой фазы (CVD) для превращения графеновых листов в пористые трехмерные пены с чрезвычайно высокой проводимостью. Пропитав эту пену полимером на основе силоксана, исследователи создали композит, который можно скручивать, растягивать и сгибать, не нарушая его электрических или механических свойств.
Фотоприемники
Исследователи продемонстрировали, что графен может использоваться для телекоммуникационных приложений и что его универсальные оптические свойства могут превратиться в преимущества для приложений сверхбыстрой фотоники. Они также обнаружили, что графен может потенциально использоваться в качестве насыщаемого поглотителя с широким оптическим откликом от ультрафиолетового, видимого, инфракрасного до терагерцового .
Существует очень большой исследовательский интерес к использованию графена для приложений в оптоэлектронике. Фотодетекторы на основе графена были реализованы ранее и пригодность графена для фотодетектирования с высокой пропускной способностью была продемонстрирована в оптическом канале передачи данных со скоростью 10 Гбит / с.
Один новый подход основан на интеграции графена в оптическую микрополость. Увеличение амплитуды электрического поля внутри резонатора вызывает поглощение большей энергии, что приводит к значительному увеличению фотоотклика.
Покрытия
Покрытие объектов графеном может служить различным целям. Например, исследователи теперь показали, что графеновые листы можно использовать для создания супергидрофобного материала покрытия, который демонстрирует стабильную супергидрофобность как в статических, так и в динамических (удар капли) условиях, тем самым образуя чрезвычайно водоотталкивающие структуры.
Графен также является самым тонким известным в мире покрытием для защиты металлов от коррозии. Было обнаружено, что графен, изготовленный непосредственно на меди или никеля или перенесенный на другой металл, обеспечивает защиту коррозии.
Исследователи продемонстрировали использование графена в качестве прозрачного проводящего покрытия для фотонных устройств и показали, что его высокая прозрачность и низкое удельное сопротивление делают этот двумерный кристалл идеально подходящим для электродов и жидкокристаллических устройствах (ЖК-дисплеях).
Другое новое применение покрытия, полезное для исследователей, заключается в изготовлении полимерных зондов АСМ, покрытых монослойным графеном, для улучшения характеристик зондов АСМ.
Музыкальные колонки
Необычные электрические и механические свойства графена были использованы для создания очень эффективного электрического, звукового преобразователя. Этот экспериментальный графеновый громкоговоритель , без какой-либо оптимизированной акустической конструкции, прост в изготовлении и уже работает сопоставимо или лучше, чем коммерческие аналоги аналогичного размера, и с гораздо более низким энергопотреблением.
Данный материал использован при изготовлении наушников: из графена для наушников изготовлены диафрагменные мембраны. Они гораздо тоньше, но имеют такую же прочность и долговечность как и обычные мембраны.Тем не менее, поскольку они гибкий, им можно лучше управлять, допуская усиление высоких и низких частот.
Недавние исследования также указывают на возможность замены антибиотиков фототермическими агентами на основе графена для уничтожения бактерий.
Радиационная защита
Графен представляется наиболее эффективным материалом для защиты от электромагнитных помез.Эксперименты свидетельствуют о целесообразности изготовления ультратонкого, прозрачного, невесомого и гибкого экрана EMI из одного или нескольких атомных слоев графена.
Управление температурным режимом
Из-за быстро увеличивающейся мощности в электронике, управление полученным теплом стало одной из наиболее важных проблем в практическом применении компьютеров и полупроводников. На самом деле, рассеяние тепла стало фундаментальной проблемой электронного транспорта на наноуровне. Вот где появляется графен - он проводит тепло лучше, чем любой другой известный материал. Холодный графен может быть идеальным для управления температурой в наноэлектронике. Тепловые материалы интерфейса (TIM) являются существенными компонентами управления температурным режимом и исследователи достигли рекордного повышения теплопроводности TIM путем добавления оптимизированной смеси графена и многослойного графена.
Одним из последних потребительских продуктов в этой области является NanoCase для iPhone X, iPhone 8 Plus и iPhone 7 Plus. В них содержится графеновая пленка, которая быстро рассеивает избыточное тепло внутри телефона. Пленка графена под названием NanoGtech ™ наносится на внутреннюю часть корпуса телефона. Поскольку материал NanoGtech ™ остается в контакте с задней частью устройства, он эффективно отводит тепло от смартфона. Температура снижается, и тесты показывают (согласно производителю), что устройство с NanoGtech ™ может работать на 20% дольше, чем устройство без NanoGtech ™.
Маскировка
Концепция плазмонной маскировки основана на использовании тонкой оболочки из метаматериала для подавления рассеяния от пассивного объекта. Исследования показывают, что даже один слой атомов со свойствами проводимости графена может достичь этой функциональности в плоской и цилиндрической геометриях. Это делает один слой графена самым тонким плащём-невидимкой.
Смазывание
За последнее десятилетие были разработаны различные твердосмазочные материалы, микро нано-узоры и процессы обработки поверхности для эффективной работы и увеличения срока службы в приложениях MEMS / NEMS, а также для различных процессов изготовления, таких как наноимпринтная литография и трансферная печать. Одним из важных соображений при нанесении твердого смазочного материала на микро- и наноуровне является толщина смазочного материала и совместимость процесса осаждения смазочного материала с целевым продуктом. Графен с его атомно-тонкой и прочной структурой с низкой поверхностной энергией является хорошим кандидатом для этих применений.
Очистка воды
Относительно новым методом очистки солоноватой воды является технология емкостной деионизации (CDI). Преимущества CDI в том, что он не имеет вторичного загрязнения, является экономически эффективным и энергоэффективным. Исследователи разработали приложение CDI, которое использует графеноподобные нанофлаки в качестве электродов для емкостной деионизации. Они обнаружили, что графеновые электроды приводят к лучшим показателям CDI, чем традиционно используемые материалы с активированным углем.
...