首次合成石墨烯；科學家真的是壹層壹層的解剖壹塊石墨，直到只剩下壹層。這個過程被稱為機械剝落。得到的石墨單層(稱為石墨烯)只有1原子厚，因此它是最薄的材料，當它對元素(溫度、空氣等)開放時不會變得不穩定。).因為石墨烯只有壹個原子厚，所以可以通過不合時宜地插入石墨烯層和其他化合物來創建其他材料(例如，壹層石墨烯，壹層的另壹種化合物，接著是另壹層石墨烯，等等。)，石墨烯可以有效地作為其他材料用於原子腳手架的設計。這些新創造的化合物也可能是頂級材料，就像石墨烯壹樣，但它們可能有更多的應用。
石墨烯的發展及其特殊性質被發現後，人們對其他二維晶體的興趣大大增加，這並不奇怪。這些其他二維晶體(如氮化硼、二烯鈮、硫化鉭)可以與其他二維晶體結合使用，其應用範圍幾乎是無限的。因此，例如，如果您使用被認為是相對高效的超導體的化合物二硼化鎂(MgB2)，然後在其硼和鎂的交替原子層中添加單獨的石墨烯層，其作為超導體的效率將得到提高。或者，另壹個例子是在創造NAND閃存中礦物輝鉬礦(監督)和石墨烯層(石墨烯是壹種奇妙的導體)的結合，閃存的發展比現有技術小得多，也更靈活，(正如壹群研究人員在瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)證明的那樣)。
石墨烯唯壹的問題是，高質量的石墨烯是壹種很棒的導體，沒有帶隙(無法關閉)。因此，為了在未來的納米電子器件中使用石墨烯，有必要在石墨烯中設計帶隙，從而將其電子遷移率降低到目前在應變矽膜中看到的水平。這實質上意味著未來需要研發，讓石墨烯在未來的電力系統中取代矽。然而，最近幾個研究小組表明，這不僅是可能的，而且也是可能的，我們正在研究幾個月，而不是幾年，直到它至少在基礎水平上實現。有人說應該避免這種研究，因為這類似於把石墨烯變成它不是的東西。
無論如何，這兩個例子只是壹個研究領域的冰山壹角，而石墨烯是壹種可以應用於很多學科的材料，包括但不限於:生物工程、復合材料、能源技術和納米技術。
生物工程必然是未來石墨烯的重要組成部分；雖然在使用它之前有壹些障礙需要克服。目前的估計表明，直到2030年，我們才會開始看到石墨烯在生物應用中的廣泛應用，因為我們仍然需要了解它的生物相容性(而且它必須經過許多安全，臨床試驗和監管，總之，這需要很長時間)。但是，它的特點表明，它可能在許多方面給這壹領域帶來革命性的變化。石墨烯具有大表面積、高導電性、薄度和強度，將是開發快速高效生物電傳感器件的良好候選材料，可以監測葡萄糖水平、血紅蛋白水平、膽固醇甚至DNA測序。最終，我們甚至可能看到設計出來的“有毒”石墨烯，可以用作抗生素，甚至抗癌治療。此外，由於其分子組成和潛在的生物相容性，它可用於組織再生。
我們將很快開始看到石墨烯在商業規模上應用的壹個特殊領域是光電子學；尤其是觸摸屏、液晶顯示器(LCD)和有機發光二極管(oled)。這種材料可用於光電應用。它必須能夠透射90%以上的光，並且還提供超過1x 106ω1m 1的電子電導率，因此它具有低電阻。石墨烯是壹種幾乎完全透明的材料，通過光學可以透射高達97.7%的光。正如我們之前提到的，它也具有高導電性，因此在智能手機、平板電腦、臺式電腦和電視的液晶觸摸屏等光電應用中非常有用。
目前應用最廣泛的材料是氧化銦錫(ITO)。隨著近幾十年來ITO制造技術的發展，ITO材料可以很好的應用於這壹領域。然而，最近的測試表明，石墨烯有潛力與ITO的性能相匹配，即使是在當前(相對不發達)的狀態下。此外，最近的研究表明，石墨烯的光吸收可以通過調節費米能級來改變。雖然聽起來不像是對ITO的巨大改進，但石墨烯顯示出了額外的特性。通過用石墨烯代替ITO，可以在光電子領域開發非常智能的技術。高質量石墨烯具有高抗拉強度和柔韌性(彎曲半徑小於可卷曲電子紙所需的5-10mm)的事實，幾乎不可避免地使其很快被用於上述應用。
在潛在的實際電子應用方面，我們終於可以期待看到基於石墨烯的電子紙等可以顯示交互式和可再生信息的設備，以及包括便攜式計算機和電視在內的柔性電子設備。
“石墨烯是壹種可以用於許多學科的材料，包括但不限於:生物工程、復合材料、能源技術和納米技術。”
石墨烯的另壹個突出特點是，雖然它允許水通過，但它幾乎完全不受液體和氣體(即使是相對較小的氦分子)的影響。這意味著石墨烯可以作為超濾介質，作為兩種物質之間的屏障。使用石墨烯的優勢在於，它只有1個單原子厚，還可以開發為壹種屏障，以電子方式測量兩種物質之間的應變和壓力(以及許多其他變量)。哥倫比亞大學的壹組研究人員成功制造了孔徑小至5nm的單層石墨烯過濾器(目前先進的納米多孔膜的孔徑為30-40nm)。雖然這些孔很小，但是由於石墨烯很薄，超濾時的壓力降低了。目前石墨烯比氧化鋁強很多，不易碎(目前用於100nm以下的過濾應用)。這是什麽意思？嗯，這可能意味著石墨烯已經被開發用於水過濾系統、海水淡化系統以及更有效和經濟可行的生物燃料制造。
石墨烯堅固、堅硬且非常輕。目前，航空航天工程師正在將碳纖維融入飛機的生產中，因為它也非常堅固和輕便。然而，石墨烯更強更輕。最後，預計將使用石墨烯(可能集成到塑料中，如環氧樹脂)來創建壹種可以替代飛機結構中的鋼、提高燃油效率、航程和減輕重量的材料。由於其導電性，它甚至可以用於塗覆飛機表面材料，以防止閃電造成的電損傷。在這個例子中，同樣的石墨烯塗層也可以用於測量應變率，並通知飛行員飛機機翼所處的應力水平的任何變化。
提供非常低的光吸收水平(白光的約2.7%)同時還提供高電子遷移率意味著石墨烯可以在光伏電池制造中用作矽或ITO的替代品。目前光伏電池的生產廣泛使用矽，但是矽電池的生產成本雖然很高，但是石墨烯基電池可能會少很多。當矽等材料將光轉化為電能時，每產生壹個電子就會產生光子，這意味著會因發熱而損失大量勢能。最近發表的研究證明，當石墨烯吸收光子時，它實際上會產生多個電子。此外，盡管矽可以從某些波長發電，但石墨烯可以在所有波長下工作，這意味著石墨烯有可能像矽、ITO或(也廣泛使用的)砷化鎵壹樣高效。薄的柔性意味著石墨烯基光伏電池可以用於服裝；幫助給手機充電，甚至可以作為復古的光伏窗戶或窗簾給家裏供電。
正在被高度研究的壹個研究領域是能量存儲。雖然在過去的幾十年裏，電子產品的各個領域都在以非常快的速度發展(參考摩爾定律，該定律規定電子電路中使用的晶體管數量每兩年就會翻壹番)，但問題是在存儲的能量沒有被使用時，總是要使用電池和電容。這些儲能解決方案的發展速度要慢得多。問題是電池可能會占用很多能量，但充電可能需要很長時間。另壹方面，電容可以充電很快，但不能保持那麽多能量(相對而言)。
目前，科學家正在努力改善鋰離子電池的性能(通過使用石墨烯作為陽極)，以提供更高的存儲容量和更好的壽命和充電速率。此外，石墨烯正在研究和開發用於制造超級電容器，這種電容器可以非常快速地充電，也可以儲存大量的電力。基於石墨烯的微型超級電容器可能被開發用於低能量應用，如智能手機和便攜式計算設備，並可能在未來5至10年內商業化。石墨烯增強的鋰離子電池可用於更高能耗的應用，如電動汽車，也可用作智能手機的鋰離子電池。
文章轉載自微信官方賬號:石墨烯雷達