由于石墨烯三維網絡具有巨大的比表面積和獨特的光電特性,基于石墨烯的材料已被用于各種傳感設備的構造。俞書宏教授團隊[38]制備了RGO/聚氨酯(PU)海綿傳感器,其電阻變化依賴于在壓縮變形過程中導電納米纖維之間接觸程度的改變。測試表明,該壓力傳感器可以檢測低至9Pa的壓力,當壓力到達45Pa時能夠提供清晰的輸出信號,具有非常高的靈敏性,并且可以在1萬次循環測試中輸出可重復的信號。基于RGO/PU海綿壓力傳感器具有高靈敏度、長循環壽命和可大規模制造的特點,使其有希望成為制造低成本人造皮膚的理想選擇。石墨烯導熱性能優異,可制備導熱復合材料、散熱涂料等。北京氧化石墨烯
**近幾年,國內外在石墨烯基薄膜散熱方面取得了積極進展,接下來需要科學家和工業界一起努力,將石墨烯基薄膜應用在實際器件熱管理中。目前,國內外生產石墨烯基薄膜的機構超過20家。國內如哈爾濱工業大學杜善義院士團隊制備出三維石墨烯基散熱材料,由哈爾濱赫茲新材料科技有限公司投資1500萬元,年可生產石墨烯散熱片60萬片,實現產值3000萬元。東旭光電、廈門烯成石墨烯科技有限公司、深圳六碳科技有限公司、北京石墨烯散熱膜片研發有限責任公司、貴州新碳高科有限責任公司、常州富烯等在石墨烯導熱膜產業化方面也取得了積極進展。國外的如瑞典的斯瑪特高科技股份有限公司(SHT,SmartHighTechAB)在石墨烯導熱膜方面也有自己獨特的技術,據報道,SHT公司的石墨烯薄膜熱導率已超過現有石墨薄膜的熱導率。福建氧化石墨烯生產企業氧化石墨烯應用于熱管理、橡膠、塑料、樹脂、纖維等高分子復合材料領域。
石墨烯是碳材料家族的新成員,它是由碳原子以sp2雜化軌道組成的只具有一個原子層厚度的單層片狀結構材料。同碳納米管一樣,石墨烯也以其諸多優點而被廣泛的應用于儲能電池領域:(1)石墨烯具有極高的比表面積,其理論值高達2600m2/g[16],這使得石墨烯基復合電極有著很好的電解液相容性;(2)石墨烯的電導率遠超其他碳材料,以石墨烯為導電結構的復合電極材料可以發揮優異的倍率性能;(3)石墨烯衍生物如氧化石墨烯(GO)與還原氧化石墨烯(RGO)上含有的大量官能團與缺陷位可以作為多種金屬及金屬氧化物納米粒子的生長位點。這種由石墨烯矩陣組成的復合結構可以有效的抑制納米電極材料在充放電過程中的團聚現象及電極巨大的體積變化,從而增強電極材料的容量保持率與循環穩定性。
近年來,石墨烯薄膜因其高電導率和輕巧柔鈿的特性而受到越來越多的關注。石高全教授課題組[51]通過蒸發誘導自組裝法對引入少量纖維素納米晶體(CNC)的氧化石墨分散液進行干燥處理,然后使氫碘酸對得到的薄膜化學還原,其中,CNC能夠誘導石墨烯片上形成皺紋,使其機械性能得到了進一步增強。測試結果表明,這種薄膜具有拉伸強度比較高可達800MPa,且斷裂伸長率、初性和電導率分別達到6.22±0.19%、15.6412.20MJm_3、1105±17Scm-1,遠遠髙于其他文獻中報道的性能。Cher^M等人通過在單層石墨烯上沉積金膜制備了GO/Au復合電極,在沉積金膜的厚度為7nm時,復合膜在520nm波長處具有24.6Qm_2的**電阻和74.6%的高透射率。為了更直觀地分析其電學性能,Chen等人組裝了基于GO/Au復合電極的超級電容器,測試發現,與基于單層石墨烯的超級電容器相比,其電容提高了17倍,并且表現出良好的機械穩定性,證明了石墨烯復合膜在柔性電子領域具有巨大的應潛力。氧化石墨烯可以應用于鋰離子電池。
催化劑可以是天然或合成材料,例如酶、有機化合物、金屬和金屬氧化物。碳納米材料包括炭黑、碳納米管(CNT)、石墨烯及其衍生物,是許多合成催化劑的重要組分。它們已被用作有效催化劑或其他催化劑的載體。在上述碳材料中,石墨烯**近引起了**強烈的關注。這主要是由于石墨烯與開發新催化劑的其他碳同素異形體相比具有多項優勢。一是,石墨烯的理論比表面積高達約2600m2·g-1,是單壁碳納米管的兩倍,高于單壁碳納米管、大多數炭黑和活性炭。這種結構特征使得石墨烯非常適合作為負載催化劑的二維載體的潛在應用。此外,局部共軛結構賦予石墨烯在催化反應中對基板的吸附能力增強。二是,石墨烯材料,尤其是化學改性石墨烯(CMG),可以將氧化石墨及其衍生物作為起始原料,通過使用石墨以較低成本大規模獲得。石墨烯材料不含碳納米管中存在的幾乎不可避免的金屬雜質,這會阻礙催化反應中的碳納米管性能。三是,石墨烯的優異電子遷移率促進催化反應期間的電子轉移,改善其催化活性。四是,石墨烯還具有高的化學、熱學、光學和電化學穩定性,可以提高催化劑的壽命。氧化石墨烯可如同界面活性劑一般存在界面,并降低界面間的能量。其親水性被認知。生產氧化石墨烯材料
氧化石墨烯材料可以用于聚合物復合材料的原位聚合。北京氧化石墨烯
儲能電池在人們的日常通信及綠色出行等領域發揮著日益重要的作用,這就對先進的鋰離子電池與鋰硫電池電極制備技術提出了更高的要求。大量研究成果表明以碳納米管與石墨烯為**的納米碳材料因其優異的導電能力、良好的機械性能以及獨特的形貌與結構特征,可在不同的應用模式下顯著提高儲能電池的容量性能、倍率性能以及循環壽命。與此同時也應認識到在這些材料取得更加***與商業化的應用前還需要解決以下問題:(1)研發低成本與環境友好的高質量材料制備技術。碳納米管與石墨烯的導電能力對其所應用的電極性能有著決定性的影響,因而需要不斷完善與探索新的制備工藝(如氣相沉積法)與化學改性(如元素摻雜)方法。北京氧化石墨烯