石墨烯的未來

石墨烯晶格的表示

由於其獨特的性質，石墨烯已成為業界和學術界的熱門話題。憑藉這些獨特功能，石墨烯已經在柔性和可穿戴電子設備和天線，壓力感測器設計，柔性顯示器，光電子和數據通信系統，醫療和生物工程技術，光伏和可充電電池中找到應用。

由石墨烯旗艦組織領導的歐盟委員會旨在縮短石墨烯產品上市時間的舉措，石墨烯正日益成為科技進步不可或缺的組成部分。以下是石墨烯未來的一瞥，加速了該項目的實驗室到晶圓廠的思維方式。

柔性石墨烯天線

最近，石墨烯旗艦公司義大利合作夥伴CNR-ISOF的研究人員已經使用石墨烯為近場通信（NFC）應用設計了一種靈活的天線。

NFC是一種無線通信方式，僅在短距離內傳輸少量數據。與希望增加覆蓋範圍的許多Wi-Fi通信協議不同，短距離NFC非常令人滿意，因為它使通信更安全 - 目前，NFC上的數據劫持幾乎是不可能的。NFC廣泛應用於非接觸支付系統，安全卡以及識別庫存，資產，人員和動物。

新型柔性天線可承受數千次彎曲循環，性能與傳統金屬天線相當。研究小組使用幾種石墨烯衍生物研究了不同的設計。對於基材，研究人員用PET，PVC和Kapton等多種材料進行了實驗。此外，他們還設計了一種基於絲綢/石墨烯紙質材料的可穿戴天線。

圖片由Graphene旗艦提供

為了測試設計的天線，研究人員使用了石墨烯旗艦公司的另一個合作夥伴意法半導體的NFC讀卡器應用程序。

石墨烯聚合物複合材料研究領域的領導者Vincenzo Palermo認為，現代技術遵循用更輕，更便宜，更好的可回收材料取代金屬的趨勢。石墨烯基天線是實現這一目標的又一步。

該技術可能對柔性電子和通信技術產生巨大影響。例如，我們可以預計基於石墨烯的可穿戴式NFC標籤可與智能手機和其他設備進行交互。

塗有石墨的摩托車頭盔

石墨烯是世界上最強的材料，因此看到使用石墨烯的產品可以提供更好的防身體傷害並不奇怪。由於石墨烯非常薄且相當昂貴，因此只有石墨烯薄片的塗層被噴塗到頭盔的外部結構上。石墨烯塗層不僅將衝擊力傳播到更廣闊的區域，並且提高了頭盔的強度，而且還可以更有效地散熱並增加騎乘者的舒適度。

幸運的是，添加石墨烯塗層的階段可以很容易地集成到現有的商業頭盔生產線中。

該技術是義大利Momodesign與義大利技術研究院石墨烯實驗室 部門合作的成果。IIT的Graphene Labs是Graphene Flagship的合作夥伴。

由Momodesign和IIT的Graphene Labs設計的石墨烯頭盔。圖片由Graphene旗艦提供。

為了進一步提高佩戴者的安全性，研究小組正在探索將石墨烯添加到頭盔內部的方法。

生物醫學應用中的石墨烯

今年初，里雅斯特大學和劍橋石墨烯中心的研究人員 - 部分由Graphene旗艦公司資助 - 探索了石墨烯的生物醫學應用。他們直接將未經處理的石墨烯與神經元接合。這是一個很大的進步，科學家希望，在未來，這種石墨烯界面可以治療神經系統疾病，如帕金森病。該技術的其他潛在應用包括治療癱瘓並允許截肢者控制假肢機器人肢體。

在石墨烯基電極之前，研究人員已經對鎢和硅等材料進行了實驗。然而，用這些材料，身體在電極周圍形成了散射組織，因此使得電信號不清楚。而且，這些電極很硬，很可能會隨著時間的推移而斷開。相反，石墨烯基電極是柔韌的，不會影響細胞活動。

最近，在Rice大學的另一項研究中，研究人員利用石墨烯和廣泛使用的聚合物聚乙二醇來 彌合受損神經細胞中的缺口。

碳納米管的表示被分解成用於神經元生長過程的石墨烯納米帶。圖片由Tour Group提供。

由James Tour教授領導的研究團隊開發了高導電性和可溶於水的石墨烯帶。結果，帶可以連接到受損的神經細胞並形成神經系統的電信號的路徑。這些帶子的水溶性歸因於聚乙二醇。

使用這些石墨烯帶，研究人員成功地彌合了大鼠脊髓中的缺口。由於神經細胞在24小時內傾向於快速生長在開發的物質上，所以大鼠能夠將感覺和運動信號傳遞到其受損的神經細胞上。

這項研究還有很長的路要走。然而，它有巨大的影響，可以為一些令人難以置信的醫療進步鋪平道路。

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