石墨烯的应用，除了近年已知的防腐涂料、超级电容器、计算机、生物传感、DNA测序等应用有更多的发现外，还有锂硫电池、高效燃料电池、淡化海水、细菌灭虫器等一系列新的应用研究突破，来一睹为快!

石墨烯(Graphene)是由一个碳原子与周围三个近邻碳原子结合形成蜂窝状结构的单层片状结构新材料。自2004年以来，当研究人员首次从普通石墨中分离出单层石墨烯，技术界就给予这种“神奇的材料”很高的期望。

有人预测，石墨烯将取代硅作为电子器件的主要材料。但石墨烯永远不会取代硅，因为石墨烯不是半导体。据预测，石墨烯的第一个广泛的商业应用可能在生物传感领域、下一个可能是电池产品。

曼彻斯特大学的研究人员在2004年首次生产石墨烯，并且测试一种石墨烯氧化物分子筛，它可以更加便宜而且高效的从海水中生产淡水。麻省理工学院的研究人员最近展示了一种由3D印刷石墨烯制成的未来建筑材料。剑桥石墨烯中心的法拉利表示，“石墨烯具有很大的潜力，但我们至少需要花费10到15年才能实现。我们不知道是否会成功，但我对结果越来越满意。”

电池、超级电容应用

石墨烯海绵添加剂用于增强锂电池性能

日本NEC公司的研究员钱成开发了一种多孔石墨烯海绵添加剂，也称为Magic G，该蜂窝状多孔石墨烯海绵具有高导电性，高比表面积和高电解质吸收能力，可用于锂离子电池的阳极和阴极，以提高其速率和功率性能。由于添加剂引入后而产生的电极特性，对于用于电动车辆的锂离子电池是必不可少的。虽然目前锂离子电池显示出一些很好的性能，但由于充放电能力差和高倍率性能，它们仍然受到低功耗的影响。

石墨烯纳米管混合物用于锂金属电池

莱斯大学创建的锂涂覆混合石墨烯和碳纳米管电池的阳极的三维结构，避免形成枝晶。通过解决枝晶的问题，创造了一种可充电的锂金属电池，其电池容量是商业锂离子电池的三倍。当新电池充电时，锂金属均匀地包覆了碳纳米管以共价连接到石墨烯表面的高导电碳杂化材料。如ACS Nano报道，该混合物代替了用于交换安全能力的普通锂离子电池中的石墨阳极。目前他们正在中试规模生产这些阴极加阳极的完整电池，并对它们进行测试。

3D石墨烯上的镍钴硫化物核/壳结构用于超级电容器

镍钴硫化物的三维核/壳结构是在石墨烯上使用一系列水热步骤进行纳米工程而生成的，而用于生长核壳结构的石墨烯是在应用于超级电容器的CVD上生长的。据研究，石墨烯和NCS/CNS核/壳三维多孔结构的协同优势可以使，在10mA/cm2的电流密度下，获得了15.6F/cm2的优异的电容，在5000次循环后具有93%的优异的循环稳定性和优异的速率能力，电流从10mA增加到100mA /cm2时速率能力为74.36%。这种混合结构将来在高性能储能装置方面有很大的应用潜力。

石墨烯纳米胶囊促进锂硫电池商业化

美国阿贡国家实验室和俄勒冈州州立大学的研究人员，发现了一种新的阴极结构硫化锂电池，这种阴极由包覆多层石墨烯的二硫化锂纳米晶体组成。这种设计允许最大量的活性硫化物进入电极，从而大大提高了导电性。可以有效地保存活性硫，因此电极不会膨胀，同时也解决了现有硫电极和先前报道的二锂复合材料面临的主要问题。

钌原子附着石墨烯上用于制造高效燃料电池

莱斯大学科学家通过将单一的钌原子附着到石墨烯上，为高性能燃料电池制造了耐用的催化剂。化学家James Tour通过测试后发现，其性能与传统的铂基合金、最佳铁氮掺杂石墨烯的性能相当。

莱斯大学科学家通过将单一的钌原子附着到石墨烯上，为高性能燃料电池制造了耐用的催化剂

石墨烯基锂电池充电宝

深圳的倍斯特科技与东旭光电联合发布了一款石墨烯基锂电池充电宝，在产品性能方面宣称15分钟迅速充满5000mAh，其充电速度较普通充电宝大幅提升。

不过有业内人士表示，“石墨烯电池”技术依然不完善，石墨烯只有在理论上能够提高充放电速率，而对于容(能)量的提升基本没有任何帮助，“目前石墨烯只是作为导电添加剂(用量非常少)，可以让电池充电倍率提高，但是对电池容量的提升基本没有帮助。即便是在导电添加剂上的应用，也要建立在石墨烯的生产成本大幅降低的基础之上。”

石墨烯膜应用研究进展

石墨烯膜用于淡化海水

曼彻斯特大学研究人员开发出一种可扩展的、孔径大小均匀的氧化石墨烯薄膜，它可以过滤掉极其微小的盐颗粒，而不过多影响水的流动。研究人员通过物理方式控制石墨烯薄膜在水中的膨胀程度，保证孔径比盐离子更小，解决了薄膜在水中膨胀后不能滤掉普通盐离子的问题。

从长远来看，有研究小组指出，调整孔径大小以过滤特定离子的基本思想可以应用于不同的薄膜，也有着不同的用途。

石墨烯膜用于离子筛分和海水淡化

中国科学院上海应用物理研究所方海平团队、上海大学吴明红团队、南京工业大学金万勤团队和浙江农林大学学者多方合作，提出并实现了用水合离子自身精确控制石墨烯膜的层间距，展示了其出色的离子筛分和海水淡化性能，解决了其在水处理、离子/分子分离以及电池/电容等应用的关键问题。

　　来源：中国科学院上海应用物理研究所

石墨烯膜用于生产重水 使核去污能耗成本减少100倍

曼彻斯特大学的研究人员Marcelo Lozada-Hidalgo博士领导的团队展示了一种可完全扩展的石墨烯膜原型，这种石墨烯膜能够更有效地生产重水，从而产生更环保便宜的核电。与现有技术相比，石墨烯可有助于核电厂生产重水和去污能耗成本减少超过100倍。研究人员认为，超重氢净化的能源效益在未来将会更大，这是全球主要关注的问题。

石墨烯用于制功能性透析膜

麻省理工学院的工程师从石墨烯片中制备出了功能性透析膜，研究人员首先在铜箔上生长石墨烯;蚀刻掉铜并将石墨烯转移到聚碳酸酯的支撑片上，其中到处分散有足够大的孔，使得已经通过石墨烯的任何分子均可穿过。该石墨烯膜与商业透析膜进行对比实验发现，石墨烯膜能够以更高的“渗透性”进行，比期望的分子过滤速度快了近10倍。麻省理工学院机械工程系博士后PiranKidambi表示：石墨烯可以改善膜技术，特别是对于实验室规模的分离过程、以及潜在的血液透析等应用领域。

　　图片来源：麻省理工学院

石墨烯超级电容器打印初试告捷，用于可穿戴电子产品

据phys报道，来自曼彻斯特大学的研究证明，只要通过简单的丝网印刷技术就可直接将柔性电池类设备印刷到纺织品上。他们将可导电的氧化石墨烯油墨印刷到棉织物上，成功制得固态的柔性超级电容器。这种油墨和纺织品材料之间会发生强烈的相互作用，得到的印刷电极表现出优异的机械稳定性。下一步该做的是发展一种简单可工业量产化的印刷技术来生产这种超级电容器，这将对下一代多功能可穿戴电子产品的实现至关重要。

　　图片来源于曼彻斯特大学

石墨烯高导电复合膜

常州二维碳素在石墨烯高导电复合膜方面取得重大技术突破，攻克了目前存在的石墨烯一致性不佳、导电性差、以及在高分子材料基体中分散复合工艺复杂等一系列问题，成功制备了具有超高导电性的石墨烯导电复合材料。该材料体积电阻率可低至10-2Ω˙cm，体积密度可小于1g/cm3。该项技术的生产工艺简单可靠，适用于大规模工业化生产及应用。

　　防腐涂料应用

石墨烯重防腐涂料

中国科学院宁波材料技术与工程研究所王立平研究员和薛群基院士团队成功研制出拥有自主知识产权的新型石墨烯改性重防腐涂料，成功突破石墨烯改性防腐涂料研发及应用的四大技术瓶颈，开发出石墨烯“防腐外衣”。

目前该成果已通过中国腐蚀与防护学会鉴定，关键技术指标盐雾寿命超过6000小时，处于国际领先水平，相关成果已经由宁波中科银亿新材料有限公司实施产业化，目前已定型的八大类产品已经在电力设施、船舶、石油化工装备等领域实现了规模应用。

其他应用进展

石墨烯/六方氮化硼复合材料用作电子封装材料

中科院合肥研究院应用所在不破坏材料结构的情况下，设计自组装合成出系列石墨烯/六方氮化硼杂化结构。利用导热组分在聚合物中选择性分布，获得绝缘导热杂化结构。通过模拟，验证了该杂化材料在散热领域的应用可行性。该类聚合物基复合材料拥有优异的传热性能和电绝缘性能，在先进电子封装领域以及热管理领域具有广阔的应用前景。

石墨烯或可成为促进神经再生的良药

爱荷华州立大学的科学家们开发出一种利用喷墨打印机的纳米技术生成多层石墨烯电路，有望将间质干细胞(形成骨、软骨和脂肪细胞)转化为施旺细胞，这种细胞在促进神经细胞的康复中起着多种作用。

这种技术处理的电路包含了凸起的、粗糙的三维纳米结构，间质干细胞黏附在这种纳米结构上生长。其中的石墨烯成分具有极其优良的导电性和导热性，同时也具有优异的耐久性和生物相容性。根据该团队的研究结果得出结论：“灵活的石墨烯电极可以适应损伤部位，并为神经细胞再生提供了直接的电刺激，这些结果为体内神经再生铺平了道路。”

石墨烯非接触式致动器

新加坡南洋理工大学的研究人员利用静电致动原理，开发了一种电致型石墨烯致动器，能够在不接触的情况下有效识别靠近物体的位置等信息。由于石墨烯膜表面带有正电荷，当不用带电物体靠近一端固定的石墨烯小条时，致动器会自发弯曲。这种致动器做成的“智能雷达”和“跳舞小人”都反映了它在实际应用的潜力，包括智能开关、运动监测、非接触式传感等领域。

石墨烯涂层变形或破裂时变色可用于检测微裂纹

德国莱布尼兹聚合物研究所研究团队开发了一种石墨烯涂层，通过使用特殊的沉积方法重叠具有有序和无序特征的石墨烯纳米片(GNP)，实现了独特的“鱼鳞”结构，它在变形或破裂时可改变颜色。因此，结合可变结构着色和电气感测功能的方法为材料故障前的危险等级和微裂纹的早期警告带来了第一个有价值的步骤，使用几种颜色来解决“交通灯”中的危险报警和安全性系统。

石墨烯智能玻璃高温自动变不透明

台湾清华大学材料系特聘教授戴念华带领学生团队，运用石墨烯研发出达到一定高温就会由透明转变为不透光的智能玻璃，可降低车内温度、节省能源，也可应用在智慧住宅。研究人员利用石墨烯具有将光能转变为热能的特性，与温感性水凝胶混和后成为液态物质，注入两片玻璃之间，只要环境温度高于32度以上，1至2分钟智能玻璃就转为不透光，阻隔大部分光线。调整配方后，也能因应不同需要，造出不同颜色的智能玻璃。

经强光照射2分钟后，一般玻璃(左)仍呈透明，清华石墨烯智能玻璃(右)已变不透明，阻隔光线与热能

　　来源：台湾清华大学

石墨烯纳米带可用于超敏感质量检测

中国科学技术大学的研究团队利用悬浮在沟槽上的石墨烯纳米棒，通过单电子晶体管(SET)发现了纳米机械运动与电导之间的联系。该纳米机电系统(NEMS)利用沟槽底部的金门控触点，用于激活或触发纳米棒并探索其能量景观。这些器件的独特应用可以提供一种将谐振器的机械模式冷却到基态的可靠方法以及超高的力/质量传感器。它们还提供了探索超过现有技术解决方案的纳米级现象的途径，可以揭示一系列领域的问题。

电化石墨烯用于细菌灭虫器

一种激光诱导石墨烯(LIG)的材料是抗菌的，莱斯大学的研究人员发现通过添加几伏的电力，其抗菌性能可以被提升一个档次，用石墨烯材料制造了一个细菌灭虫器。关于灭菌原理，据解释，石墨烯的锋利边缘刺穿它们的细胞膜，然后电荷电解它们，任何剩余的幸存者被过程中产生的过氧化氢迅速中毒。

Tour说：“这种形式的石墨烯极易抵抗生物膜的形成，对生物膜的形成具有很大的应用潜力，例如水处理厂，石油钻井作业，医院和海洋应用场合，如对污染敏感的水下管道。使用电力时的高抗菌是一个很大的额外的好处。”

石墨烯用于制造可见光以外的高端相机

ICFO研究人员通过利用PBS胶体量子点,将其沉积在CVD石墨烯上制备出石墨烯量子点图像传感器，并将其沉积在具有图像传感器和读出电路的CMOS芯片上。他们首次展示了CMOS集成电路与石墨烯的单片集成，由此产生了一种高分辨率图像传感器，它主要是基于石墨烯和量子点(QD)的数十万光电探测器而成。这种石墨烯与CMOS的单片式集成的演示能够使光电子应用更加广泛，例如低功率的光学数据通信和紧凑、超灵敏的传感系统。

基于CMOS-量子点的石墨烯传感器，可用于可视紫外线、可见光和红外线相机。

石墨烯应用于太阳能集热器

石墨烯具有出色的导热性，葡萄牙里斯本大学的Bioucas及其团队使用水和乙二醇作为传热导体，探讨了不同数量的石墨烯薄片对太阳能集热器传热效率的影响。研究人员发现，在太阳能集热器的传热流体中加入氧化石墨烯，既简单又可以提高传热效率。研究人员分别通过室内卤素灯以及室外太阳光照射下对比证实，集热器在室外自然光照射下的传热效率明显优于室内。

石墨烯晶体管开启计算机的新时代

中佛罗里达大学助理教授Ryan M. Gelfand是研发团队的一份子，他所在的研发团队现今研发了一种石墨烯晶体管，这种晶体管在只使用现有晶体管百分之一电力的情况下，能使计算机运行速度提升一千倍。