作為當(dāng)前最薄、強(qiáng)度最大、導(dǎo)電導(dǎo)熱性能最強(qiáng)的新型納米材料，石墨烯被譽(yù)為“黑金”，是當(dāng)之無愧的“新材料之王”。石墨烯不僅是電子產(chǎn)業(yè)的新星，應(yīng)用于傳統(tǒng)工業(yè)的前途也不可限量。其應(yīng)用方向：海洋防腐、金屬防腐、重防腐等領(lǐng)域。石墨烯具有良好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電性能。然而利用石墨烯其研制生產(chǎn)的柔性石墨烯散熱薄膜能幫助現(xiàn)有筆記本電腦、智能手機(jī)、LED顯示屏等，石墨烯能有助于大大提升散熱性能。在各國的積極研究下，石墨烯的科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，一路高歌，下面筆者就一一解讀今年下半年熱門的新型石墨烯技術(shù)。

石墨烯使普通紙變?yōu)槿嵝燥@示器

2016年8月，土耳其比爾肯大學(xué)研究人員將一張普通的打印紙夾在兩層石墨烯膜（由多層石墨烯構(gòu)成）之間，使其變成了一種柔性電子顯示器。他們還將石墨烯排布成多像素模式，把紙折成三維形狀，在上面打印出彩色圖案，展示了不同于晶片技術(shù)的另一類效果。

研究人員發(fā)表在《光子學(xué)》雜志上的論文稱，目前要制造紙上光電子器材還有很大挑戰(zhàn)，因?yàn)榧埍砻娲植?，與光學(xué)材料不相容。而他們是把石墨烯作為一種電配置光學(xué)介質(zhì)，通過給紙上石墨烯施加偏置電壓，觸發(fā)石墨烯間的離子間層，使其光吸收性發(fā)生改變，從透明變黑或從黑變透明。論文作者柯斯昆·可卡巴什說，這個系統(tǒng)可作為一個框架，把普通打印紙變成光電顯示器。

中科院研制出高性能石墨烯鋰電池

2016年10月，中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院智能機(jī)械研究所劉錦淮和黃行九課題組的副研究員劉金云等在研制高性能石墨烯鋰離子電池方面取得新成果，研制了具有高容量長壽命的三維石墨烯納米復(fù)合鋰離子電池材料。

劉金云等通過美國伊利諾伊大學(xué)香檳分校和中科院合肥研究院合作，研制了一種基于三維石墨烯的復(fù)合電池材料，具有高的活性材料負(fù)載量、短的離子電子傳輸路徑，而且電極材料組裝成電池不需要使用任何粘結(jié)劑和導(dǎo)電劑等添加劑，電池具有高容量和優(yōu)良的循環(huán)穩(wěn)定性。研制的三維石墨烯/五氧化二釩電池正極材料，在12分鐘完全充/放電條件下，循環(huán)2000次后電池容量大于200mAh/g（大量文獻(xiàn)報(bào)道小于1000次、容量普遍低于150mAh/g）；而且1分鐘充電的容量，達(dá)到商用和文獻(xiàn)報(bào)道的大于5分鐘的相近容量。此外，該三維石墨烯復(fù)合電池材料結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還可以應(yīng)用于鋰離子電池負(fù)極材料，比如研制石墨烯/硅復(fù)合負(fù)極，展現(xiàn)出良好的通用性。

基于石墨烯器件的微波光電探測器研發(fā)成功

2016年12月5日，韓國大邱慶北科技學(xué)院（DGIST）和瑞士巴塞爾大學(xué)的研究人員開發(fā)了一種能夠在微波波長上工作的新型石墨烯光電探測器。這一點(diǎn)與僅能夠探測從近紅外光到紫外光波長之間，即可見光波長范圍內(nèi)的石墨烯光電探測器截然不同。

在這項(xiàng)發(fā)表在《納米快報(bào)》（NanoLetter）雜志上的文章中，研究團(tuán)隊(duì)研究了布置在pn結(jié)中的雙層石墨烯的微波吸收能力，pn結(jié)即p型和n型半導(dǎo)體連接在一起形成的節(jié)點(diǎn)，它是許多我們熟悉的電子設(shè)備的基礎(chǔ)。

研究人員能夠通過測量電極之間的溫度差來檢測光電流，從而確認(rèn)它們確實(shí)制造出了微波光電檢測器。基本上，隨著在石墨烯p-n結(jié)中產(chǎn)生的電子-空穴對數(shù)量越來越多，p-n結(jié)的溫度增加。

研究人員似乎正在考慮將這種微波光電探測器用于可穿戴設(shè)備和柔性顯示器。鄭敏宇補(bǔ)充說：“通過開發(fā)新的應(yīng)用設(shè)備，如使用單一基于石墨烯的大面積微波光電探測器，我們將對其進(jìn)行進(jìn)一步的研究以提升可穿戴設(shè)備和柔性顯示器的性能表現(xiàn)?！?/p>

石墨烯表面波探測技術(shù)發(fā)布可幫助聾啞人“說話”

2016年12月6日，中國最早從事石墨烯技術(shù)研發(fā)的企業(yè)北京碳世紀(jì)科技有限公司召開技術(shù)發(fā)布會，發(fā)布全球首個石墨烯高端產(chǎn)業(yè)應(yīng)用——“石墨烯表面波探測技術(shù)”，這一技術(shù)的問世有望掀起全球探測技術(shù)革命。石墨烯表面波探測技術(shù)是指石墨烯表面形成的波在探測技術(shù)方面的應(yīng)用。該技術(shù)可以替代基于傳統(tǒng)SPR技術(shù)的探測系統(tǒng)，為科學(xué)研究提供更加準(zhǔn)確、快捷的數(shù)據(jù)信息，能夠極大地提高探測技術(shù)在科技、醫(yī)療、安防等行業(yè)中的應(yīng)用效果，甚至幫助特殊人群完成“不可能完成的任務(wù)”。

石墨烯表面波探測技術(shù)有多種具體應(yīng)用：在氣態(tài)應(yīng)用方面，可提供超快、高靈敏濕度探測與氣體特異性檢測?？蓱?yīng)用到非接觸、無聲人機(jī)交互系統(tǒng)，非接觸、無聲安防系統(tǒng)，聾啞人“說話”系統(tǒng)，重癥監(jiān)護(hù)系統(tǒng)，毒氣、易爆氣體監(jiān)測，即時、無痛疾病診斷，工業(yè)用氣體監(jiān)測系統(tǒng)等。以聾啞人“說話”系統(tǒng)為例，這一技術(shù)可以探測到聾啞人口腔濕度的細(xì)微變化，將濕度頻率數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成語言信息，借助音響設(shè)備發(fā)聲，幫助聾啞人用常人的聲音表達(dá)。在液態(tài)應(yīng)用方面，可提供超快、高靈敏分子探測和單細(xì)胞檢測，應(yīng)用到蛋白質(zhì)工程、制藥工程、癌癥預(yù)防、血液檢測、疫苗研發(fā)、抗癌藥物篩選、抗癌藥物機(jī)理研究等。運(yùn)用這一技術(shù)，可以即時探測到癌癥細(xì)胞的一舉一動，可以幫助醫(yī)生獲取準(zhǔn)確、快捷的病理信息，提高用藥的準(zhǔn)確度。在固態(tài)應(yīng)用方面，可提供超快的二維材料厚度測量和二維材料品質(zhì)鑒定，應(yīng)用到石墨烯的測量與鑒定、其他二維材料的測量與鑒定，以及單分子層、膜材料的測量與鑒定。

石墨烯制作高敏感傳感器可廣泛應(yīng)用于醫(yī)療儀器市場

日前，愛爾蘭都柏林大學(xué)和英國曼徹斯特大學(xué)研究人員宣稱已利用橡皮泥制作出一種高敏感傳感器，并將研究成果發(fā)表于《科學(xué)》雜志。研究人員Coleman教授表示，實(shí)驗(yàn)所用的橡皮泥其實(shí)并沒有什么玄機(jī)，只是普通的有機(jī)硅聚合物，只不過是在其中內(nèi)置了1納米厚的石墨烯薄片。這種新型裝置叫做G-putty。

研究人員稱，石墨烯納米片在橡皮泥中會產(chǎn)生微小的帶電導(dǎo)體網(wǎng)絡(luò)，論文中的數(shù)據(jù)顯示當(dāng)加入的石墨烯達(dá)到總體積的15%時，導(dǎo)電性約為0.1S/m，并且其粘彈性可以保持很久。將G-putty與電機(jī)和計(jì)算機(jī)相連就可以測量裝置的電阻，而且石墨烯對于環(huán)境變化具有極高的敏感性，在輕微的變形或者壓力下裝置的電阻值會急劇增加，靜止后電阻又恢復(fù)到原始值。據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可知其靈敏度約為市面上最便宜的金屬傳感器的250倍。

相比目前的設(shè)備，石墨烯氣體傳感器生產(chǎn)成本很低，但同時也具有選擇性低和水中毒等劣勢，它們限制了石墨烯在此方面的應(yīng)用。石墨烯現(xiàn)階段可能最適合應(yīng)用于生物傳感器中，據(jù)中科院文獻(xiàn)情報(bào)中心研究人員介紹，石墨烯用于生物傳感器領(lǐng)域研究的重點(diǎn)集中在石墨烯電化學(xué)生物傳感器以及石墨烯光學(xué)生物傳感器。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球共有85個國家和地區(qū)開展了石墨烯用于生物傳感器的相關(guān)研究，其中中國SCI發(fā)文量位列第一。但也有研究人員表示，石墨烯生物傳感器尚處在實(shí)驗(yàn)室階段。

癌癥檢測或?qū)⑻砑拥绞┑臐撛趹?yīng)用列表中

研究人員發(fā)現(xiàn)，腦細(xì)胞和石墨烯發(fā)生相互作用后，能夠區(qū)分出活躍的癌細(xì)胞和普通細(xì)胞。研究人員稱，這與石墨烯的導(dǎo)電性能相關(guān)。石墨烯由單層碳原子組成，所有的原子共享位于表面自由移動的電子云。當(dāng)石墨烯接觸到癌細(xì)胞時，活躍的癌細(xì)胞使得石墨烯中分布的電荷重新排列，將導(dǎo)致導(dǎo)致其表面更高的負(fù)電荷，并且釋放更多的質(zhì)子。

UIC化學(xué)工程學(xué)系的VikasBerry表示：“石墨烯是目前已知的最薄材料，因此對于其表面發(fā)生的任何情況都會非常敏感。癌細(xì)胞與石墨烯的交互使得石墨烯中分布的電荷重新排列。這樣改變了原子振動的能量，同時這種變化也能被拉曼光譜儀檢測到。”

研究人員表示，使用這種技術(shù)他們能夠區(qū)分出健康細(xì)胞及膠質(zhì)母細(xì)胞瘤細(xì)胞。膠質(zhì)母細(xì)胞瘤是成年人中最常見并且最具侵襲性的一種惡性腦瘤，這種疾病具有生長快速易于擴(kuò)散的特點(diǎn)，只有30%的患者活到兩年以上。

Berry稱：“一旦病人進(jìn)行了腦部腫瘤手術(shù)，我們將可以使用這種技術(shù)來觀察腫瘤是否復(fù)發(fā)。為了達(dá)到這個效果，我們需要可以和石墨烯互作用的細(xì)胞樣本，來觀察癌細(xì)胞是否還在。”目前研究人員已在小鼠的癌癥模型上進(jìn)行研究，他們稱結(jié)果顯示這是一項(xiàng)非常有前途的技術(shù)。