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系统版本：电动汽车系统

石墨烯在可穿戴设备、新能源汽车、橡胶、大健康产业等应用领域有着广阔的应用前景。

1. 基础研究

石墨烯对于物理学的基础研究具有特殊的意义，它允许一些以前只在理论上得到证明的量子效应得到实验验证。在二维石墨烯中，电子的质量似乎不存在。这种特性使石墨烯成为一种罕见的凝聚态物质，可以用于研究相对论量子力学。因为无质量粒子必须以光速运动，所以它们必须用相对论量子力学来描述，这为理论物理学家提供了一个新的研究方向：一些原本要在巨型粒子加速器中进行的实验，可以在使用石墨烯的小型实验室中进行。

零间隙半导体主要是单层石墨烯，这种电子结构严重影响气体分子在其表面的作用。石墨烯的加氢和氧化反应表明，单层石墨烯的表面活性比块体石墨烯增强，表明石墨烯的电子结构可以调节石墨烯的表面活性。此外，石墨烯的电子结构可以通过气体分子吸附诱导，不仅可以改变载流子的浓度，还可以掺杂不同的石墨烯。

2. 传感器

石墨烯可以制成化学传感器。这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附特性来完成的。根据一些学者的研究，石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相媲美。石墨烯独特的二维结构使其对周围环境非常敏感。石墨烯是电化学生物传感器的理想材料。石墨烯制成的传感器在检测药物中的多巴胺和葡萄糖方面具有良好的灵敏度。

3.晶体管

由于石墨烯结构的高稳定性，它可以用来制造在接近单个原子的尺度上可靠工作的晶体管。相比之下，目前的硅晶体管在10纳米左右会失去稳定性；石墨烯中的电子对外部场的反应非常快，这使得用石墨烯制成的晶体管可以在极高的频率下工作。例如，IBM在2010年2月宣布，它已将石墨烯晶体管的工作频率提高到100GHz，超过了同等规模的硅晶体管。

可弯曲屏幕作为移动显示器的未来在CES上获得了很多关注。柔性在未来显示出广阔的市场，石墨烯作为基础材料有着广阔的发展前景。韩国研究人员首次制造出了一种由石墨烯层和玻璃纤维聚酯片基板组成的柔性透明显示器。三星和韩国成均馆大学的研究人员在63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上制造了一块电视机大小的纯石墨烯。他们说这是迄今为止制造出的最大的“笨重”石墨烯块。然后他们用石墨烯块制造了一个柔性触摸屏。研究人员说，理论上，人们可以把智能手机卷起来，像夹铅笔一样夹在耳朵后面。

4. 新能源电池

新能源电池也是石墨烯商业应用的首批重要领域之一。麻省理工学院成功开发了涂有石墨烯纳米涂层的柔性光伏板，这将大大降低制造透明、可变形太阳能电池的成本，这种电池有可能用于小型数字设备，如夜视镜和相机。此外，石墨烯超级电池的研发成功也解决了新能源汽车电池容量不足、充电时间长等问题，极大地加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺平了道路。

石墨烯过滤器比其他海水淡化技术使用得更多。氧化石墨烯薄膜与水密切接触时，可以形成约0.9纳米宽的通道，小于这个尺寸的离子或分子可以快速通过。通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细管通道尺寸，控制孔隙大小，可以有效过滤海水中的盐分。

5. 储氢材料

石墨烯的重量轻，化学稳定性高，表面积大，使其成为储氢材料的优秀候选者。

6. 航空航天

由于石墨烯具有高导电性、高强度、超薄轻质等特点，在航空航天和军工领域也极为突出。2014年，NASA开发了用于航空航天应用的石墨烯传感器，可以检测地球上层大气中的微量元素和航天器的结构缺陷。石墨烯还将在超轻型飞机材料等潜在应用中发挥更重要的作用。

7. 传感器

新型传感器采用石墨烯作为传感器材料，有望通过特殊的结构将现有CMOS或CCD的灵敏度提高数千倍，而能耗仅需要10%。可用于监控和卫星成像领域，可用于相机、智能手机等。

8. 复合材料

石墨烯基复合材料是石墨烯应用领域的一个重要研究方向。它们在储能、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等方面表现出优异的性能，具有广阔的应用前景。目前，对石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料。随着对石墨烯研究的深入，石墨烯增强材料在大块金属基复合材料中的应用越来越受到重视。石墨烯制备的多功能聚合物复合材料和高强度多孔陶瓷材料增强了复合材料的许多特殊性能。

9. 生物学

石墨烯被用于加速人骨髓间充质干细胞的成骨分化，以及在碳化硅上制造外延石墨烯的生物传感器。同时，石墨烯可以作为神经界面电极，而不会改变或破坏信号强度或疤痕组织形成等特性。石墨烯电极由于其柔韧性、生物相容性和导电性，在体内比钨电极或硅电极稳定得多。氧化石墨烯在抑制大肠杆菌生长而不伤害人体细胞方面非常有效。

(图片来自互联网)