石墨烯——你需要知道的一切
石墨烯已成為最有前途的材料之一納米材料由於其獨特的性能組合：它不僅是最薄的材料，也是最強的材料之一；它比所有其他材料導熱更好；它是電的優秀導體；它在光學上是透明的，但密度如此之高，以至於氣體無法滲透——即使是最小的氣體原子氦也無法通過它。
石墨烯——所有石墨形式之母。左邊是一張波紋石墨烯板的藝術印象（圖片：Jannik Meyer）。
石墨烯獨特的性能組合為許多領域的下一代技術的發展提供了一個迷人的材料平台——可穿戴和超高速電子、超靈敏傳感器、多功能複合材料和塗層、膜、醫學和生物技術、能量收集和存儲。
自2004年第一次演示以來，石墨烯研究已經發展成為一個廣闊的領域，每年大約有10000篇科學論文發表在各種各樣的主題上。
什麼是石墨烯？
用科學術語來說：石墨烯的非凡特性源自2p軌道，2p軌道形成π態帶，在構成石墨烯的碳片上離域。
比鑽石更硬，但比橡膠更有彈性；石墨烯比鋼更堅硬，但比鋁更輕，是已知最堅固的材料。
要正確看待這一點：如果一片保鮮膜（比如廚房保鮮膜）的強度與一層原始的單層石墨烯相同，則需要2000公斤（或一輛大車）的重量，才能用鉛筆將其刺穿。
由於石墨烯獨特的結構，它還具有其他驚人的特性：其高電子遷移率比矽快100倍；它的導熱性能是鑽石的2倍；其導電性比銅高13倍；它隻吸收2.3%的反射光；它是不透水的，所以即使是最小的原子（氦）也不能通過無缺陷單層石墨烯薄膜；它的高表麵積為每克2630平方米，這意味著不到3克，你就可以覆蓋整個足球場（實際上，你需要6克，因為2630米）2./g是石墨烯薄片兩側的表麵積）。
石墨烯代表了一種概念上的新材料，它隻有一個原子厚，即所謂的石墨烯二維（2D）材料（它們之所以被稱為2D，是因為它們隻在兩個維度上延伸：長度和寬度；由於材料隻有一個原子厚，所以第三維高度被認為是零）。隻有在這種單層或幾層的狀態下，石墨烯才能表現出驚人的性能。
石墨烯是碳納米管等其他石墨材料的基本組成部分：
什麼是氧化石墨烯？
氧化石墨烯（GO）是一種單原子碳層，該層的兩個表麵都被含氧官能團修飾。在多層氧化石墨烯中，碳層由與每層碳原子結合的官能團隔開。
雖然GO和石墨烯一樣，是一種二維材料，但其性質與石墨烯截然不同。它不吸收可見光，與石墨烯相比具有非常低的電導，並且顯示出顯著更高的化學活性。
1859年，英國化學家本傑明·布羅迪偶然發現了氧化石墨烯。在他的實驗中，他將石墨暴露在強酸中，得到了他所說的石墨碳酸布羅迪認為他發現了格拉蓬，一種分子量為33的新型碳。
正如安德烈·蓋姆（Andre Geim）在其關於石墨烯史前史“今天我們知道，他觀察到了氧化石墨烯微小晶體的懸浮物，也就是說，石墨烯片上密布著羥基和環氧基。”
在興趣浪潮開始時，GO被認為隻是大規模生產廉價石墨烯的方法，尤其是通過還原（導致還原氧化石墨烯，或rGO）。
隨著時間的推移，正如我們在下麵的一些例子中所展示的，GO已經在許多領域得到了應用，如膜、塗層、傳感器、光催化和太陽能電池。盡管GO及其還原形式rGO是石墨烯的近親，但由於其獨特的性質，它在石墨烯家族中建立了自己的獨立地位。
石墨烯是如何被發現的？
在石墨烯被發現之前第一次演示2004，來自曼徹斯特大學的兩位物理學家安德烈·海姆和Konstantin Novoselov（他們收到了2010年諾貝爾獎)科學家認為，嚴格意義上的二維晶體材料在熱力學上是不穩定的，不可能存在。
石墨烯已經在理論上得到了研究1947年P.R.華萊士作為固態物理計算的教科書示例。他預測了電子結構，並指出了線性色散關係。建立了激勵的波動方程由J.W.McClure於1956年寫下，與狄拉克方程的相似性為1984年由G.W.塞門諾夫討論.
2002年，蓋姆開始對石墨烯和石墨烯感興趣挑戰博士生把一大塊石墨打磨成盡可能少的層。他成功地製造出了一片大約1000層厚的石墨——離標記有點近。
使用另一種方法，Geim的團隊開始使用普通透明膠帶從普通鉛筆中發現的石墨片上剝離石墨烯層。通過使用普通膠帶，他們最終獲得了厚度隻有一個原子的碳薄片。
石墨中獨立的石墨烯層通過範德華力連接在一起，範德華力可以在石墨烯與石墨的剝離過程中克服。這種機械剝離是最簡單的製備方法，令人驚訝的是，這種方法使獨立的石墨烯成為現實。
自從第一批用膠帶製成的小薄片以來，石墨烯的生產速度迅速提高。僅僅五年後的2009年，研究人員就能夠創造出一個直徑為30英寸的石墨烯薄膜.
“由於其不同尋常的電子光譜，石墨烯已經導致了‘相對論’凝聚態物理的新範式的出現，量子相對論現象，其中一些在高能物理中是無法觀察到的，現在可以在桌麵實驗中模擬和測試。”康斯坦丁·諾沃塞洛夫教授向納諾沃克解釋早在2007年。“更普遍地說，石墨烯代表了一種概念上隻有一個原子厚的新型材料，並在此基礎上為低維物理提供了新的突破，這一突破從未停止過令人驚訝，並繼續為應用提供肥沃的土壤。”
“鑒於石墨烯薄片在2004年得到了實驗證明，並且此後積累了大量的科學研究成果，石墨烯和相關2D材料的應用前景如何？”你問道？嗯，兩份2021份出版物（“石墨烯路線圖簡介（第一號）：石墨烯旗艦的創新界麵”和“石墨烯路線圖簡介（第2號）：2020年工業化現狀和前景”)回顧《石墨烯技術與創新路線圖》的最新成果，該路線圖探索了石墨烯及相關材料工業化和商業化的不同途徑。
石墨烯界預計，到2025年，通過加強標準和創造定製的高質量材料，石墨烯材料將超越利基產品，率先應用於廣泛的市場滲透。然後，石墨烯可以應用於無處不在的商品中，如輪胎、電池、傳感器和電子產品。
如何製作石墨烯
商業石墨烯生產商采用各種石墨烯生產途徑。自下而上的方法主要依賴於富碳化合物的化學氣相沉積（CVD）來形成二維碳片。自底向上石墨烯的質量通常很高。不幸的是，這些方法不容易擴展，成本也不高。
相比之下，自頂向下的方法要便宜得多，而且更具可擴展性。許多更大規模的合成路線涉及氧化石墨烯（GO）剝落和隨後還原為還原氧化石墨烯（rGO）的中間步驟。然而，在產量方麵取得的好結果是以質量和一致性為代價的。
目前，最常用的石墨烯生產技術如下圖所示，包括微機械切割、CVD、碳化矽（SiC）襯底上的外延生長、氧化石墨烯剝離的化學還原、石墨的液相剝離（LPE）和碳納米管的解壓。
然而，這些方法中的每一種都有其自身的優點和局限性，具體取決於其目標應用程序。為了克服石墨烯商業化過程中的這些障礙，全球各研發機構、大學和公司的研究人員正在齊心協力，通過簡單、環保的方法開發大規模生產低成本、高質量石墨烯的新方法。
研究人員已經成功地在幾乎任何平麵上製備出了超過一英尺長的大型單晶石墨烯薄膜，這是邁向商業化的一步。
LPE
在已建立的商業石墨烯生產方法中，石墨的LPE是最常用的方法之一。LPE背後的機製是基於這樣一個事實，即石墨是一種層狀材料，基本上可以看作是一個堆疊在另一個之上的單個石墨烯晶體。
LPE過程包括將石墨研磨成粉末，並通過在液體中施加機械力將顆粒分離成微小的薄片。然後將含有石墨烯的薄片與剩餘材料分離。
閃光焦耳加熱
閃光焦耳加熱（FJH）——利用電荷將材料的溫度大幅提高到3000 K以上——在文獻中已有幾十年的曆史，但最近被應用於石墨烯和其他2D材料的合成。
2020年，FJH被用於從各種原料中合成克級石墨烯，包括炭黑、煤炭、石油焦、廢棄食品和塑料（“瞬間將垃圾變成有價值的石墨烯").
例如，FJH導致混合廢塑料碳化，並允許廢塑料直接轉化為石墨烯，無需任何中間熱解處理。因為產生了必要的熱量原位，無需熔爐或低效傳熱。
閱讀更多關於石墨烯等二維材料的大規模合成.
製造石墨烯的挑戰
石墨烯有著廣泛的潛在應用，但研究和商業應用受到了許多現有材料質量差或未知的影響（請閱讀本文中的更多內容）當心假冒的石墨烯").
石墨烯的質量起著至關重要的作用，因為石墨烯片中缺陷、雜質、晶界、多疇、結構紊亂和褶皺的存在會對其電子和光學性質產生不利影響。
在電子應用中，主要的瓶頸是對大尺寸樣品的要求，這僅在CVD工藝的情況下是可能的，但很難製備出高質量的單晶石墨烯薄膜，該薄膜具有非常高的導電性和熱導率以及優異的光學透明性。
用傳統方法合成石墨烯的另一個值得關注的問題涉及使用有毒化學品，這些方法通常會產生危險廢物和有毒氣體。因此，有必要開發綠色方法，通過遵循環境友好的方法來生產石墨烯。
石墨烯的製備方法還應考慮原位製造和集成具有複雜結構的石墨烯基器件，以較低的生產成本消除多步驟和費力的製造方法（閱讀更多：高質量石墨烯的大規模生產：世界專利分析").
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石墨烯性質
石墨烯的電子性質
原因之一納米技術致力於分子電子學的研究人員對石墨烯的電子特性感到非常興奮——它是地球上最好的導電體之一。石墨烯中碳原子的獨特原子排列使其電子能夠輕鬆地以極高的速度移動，而不會出現明顯的散射，從而節省了通常在其他導體中損失的寶貴能量。
科學家發現，石墨烯即使在名義上為零的載流子濃度極限下仍能導電，因為電子似乎不會減速或局部化。在碳原子周圍移動的電子與石墨烯蜂窩晶格的周期性電勢相互作用，從而產生新的準粒子，這些準粒子失去了質量，或者靜止質量（所謂無質量狄拉克費米子)這意味著石墨烯永遠不會停止導電。研究還發現，它們的傳播速度遠遠快於其他半導體中的電子。
石墨烯的力學性能
石墨烯令人印象深刻的內在機械性能，其剛度、強度和韌性，是石墨烯作為單獨材料和石墨烯複合材料中的增強劑脫穎而出的原因之一。它們是由sp的穩定性引起的2.形成六角形晶格並對抗各種平麵內變形的鍵。
本文詳細討論了石墨烯和石墨烯基納米複合材料的力學性能綜述文件.
僵硬
實驗和模擬得到的斷裂力幾乎相同，二階彈性剛度的實驗值為340±50 N m-1假設有效厚度為0.335 nm，該值對應於1.0±0.1 TPa的楊氏模量。
力量
無缺陷單層石墨烯被認為是最強的材料測試過嗎以42牛頓米的強度-1，相當於130 GPa的固有強度。
韌性
斷裂韌性是石墨烯和石墨烯最重要的力學性能之一，與工程應用密切相關被測量作為4.0±0.6 MPa的臨界應力強度因子。
世界各地的研究小組正在致力於開發工業可製造的石墨烯片材，這些片材在各個方向上都具有高強度和韌性，可用於多種應用石墨烯基複合材料用於車輛、光電子和神經植入。
最近一個利用石墨烯機械性能的消費者產品例子是Momo Evo石墨烯摩托車頭盔，由意大利Momodesign和意大利技術研究院（IIT）開發。
這是有史以來第一個注入石墨烯的碳纖維頭盔，它利用了這種材料的薄、強、導電、靈活和輕的特性，創造出一種比普通頭盔更好地吸收和消散衝擊的頭盔。它還可以更有效地分散熱量，因此更涼爽。
另一個例子是Dassi攔截器™ 石墨烯自行車——世界上第一輛石墨烯自行車。用石墨烯增強碳纖維可以製造出比普通碳纖維更輕、更薄的管子。這意味著一個航空形狀的框架沒有通常的重量犧牲。多虧了石墨烯加固的車架，這輛自行車的重量減輕了30%，但強度和超剛度是原來的兩倍。
石墨烯的用途和應用
儲能和太陽能電池
石墨烯基納米材料在化學領域有著廣泛的應用前景能源相關領域.隻是最近的一些例子：石墨烯提高能量容量和充電率在可充電電池中；活化石墨烯製造用於儲能的超級電容器; 石墨烯電極可能會導致有希望的太陽能電池製造方法便宜、輕便、靈活；多功能石墨烯墊催化係統的有前途的底物.
研究人員還發現，石墨烯作為電極主體材料的化學/結構缺陷與其抑製枝晶生長的能力之間存在著一種關鍵而意外的關係。枝晶是電極上的樹枝狀細絲沉積物，可以穿透電池兩半之間的屏障可能導致電氣短路、過熱和火災（“無缺陷石墨烯有望解決鋰金屬電池的枝晶問題").
這些例子突出了石墨烯將產生影響的四個主要能源相關領域：太陽能電池、超級電容器、，石墨烯電池，以及燃料電池的催化作用。
由於其優異的電子傳輸性能和極高的載流子遷移率，石墨烯和其他直接帶隙單層材料，如過渡金屬二鹵化物（TMDC）和黑磷，顯示出用於低成本、柔性和高效光伏器件的巨大潛力。它們是最有前途的合成材料先進太陽能電池.
一篇優秀的評論文章(“石墨烯基納米材料的化學方法及其在能源相關領域的應用”)簡要概述了近年來有關化學和熱學方法的研究，以製備定義明確的石墨烯基納米材料及其在能源相關領域的應用。
然而，作者們指出，在石墨烯基納米材料和器件獲得廣泛的商業應用之前，必須解決兩個重要問題：一個是製備具有明確結構的石墨烯基納米材料，另一個是將這些材料可控地製備成功能器件。
石墨烯傳感器的應用
功能化石墨烯在生物和化學傳感器方麵有著特殊的前景。研究人員已經表明，氧化石墨烯（GO）獨特的2D結構，加上其對水分子的超滲透性，使得傳感設備以前所未有的速度出現(“超快石墨烯傳感器在你說話時監測你的呼吸”).
科學家們發現，化學蒸汽改變了石墨烯晶體管的噪聲光譜，使它們能夠用一個由原始石墨烯製成的單一設備對許多蒸汽進行選擇性氣體傳感，而不需要對石墨烯表麵進行功能化(“原始石墨烯選擇性氣體傳感”).
一種非常酷的方法是通過蠶絲生物吸附將無源無線石墨烯納米傳感器連接到生物材料上，這一點在一項研究中得到了證實牙齒上的石墨烯納米傳感器紋身可以監測口腔中的細菌.
研究人員還開始研究石墨烯泡沫——具有極高導電性的互連石墨烯片的三維結構。這些結構作為氣體傳感器非常有前途(“石墨烯泡沫檢測爆炸物，比今天的氣體傳感器更好的排放”)作為檢測疾病的生物傳感器（例如：“用於檢測帕金森病生物標誌物的納米技術生物傳感器”).
石墨烯膜
石墨烯膜的用途是多方麵的，從水過濾到脫鹽；工業氣體分離，如二氧化碳捕獲；大型儲能係統（氧化還原液流電池隔膜）；或者在食品工業中用作過濾膜（例如從牛奶中過濾乳糖）。
基於二維材料的納米流體膜是下一代海水淡化和淨化的理想材料。例如，原始和化學修飾的氧化石墨烯膜（GOM）有效地阻止了小到9Å的有機染料和納米顆粒。研究人員已經證明了新型脫鹽方法，具有近乎完美的鹽去除率和高水通量.
石墨烯膜也被提議用於碳捕獲，即移除公司2.防止排放物進入大氣。目前，這是通過由聚合物製成的高性能膜來實現的，這種聚合物可以專門挑選CO2.來自混合氣體。一種新型高性能膜的提議大大超過了燃燒後捕獲目標。這些膜基於單層石墨烯，選擇性層小於20nm，在化學方麵高度可調。
單層石墨烯也被提議用於工業氣體分離。將空氣等混合氣體分離成各自的組分是一個具有多種工業應用的過程，包括沼氣生產、金屬加工中的空氣濃縮、從天然氣中去除有毒氣體，以及從合成氨廠和煉油廠回收氫氣。
然而，開發石墨烯的進展遇到了兩個瓶頸：第一，缺乏將分子大小的孔並入石墨烯層的方法；第二，缺乏實際製造機械堅固、無裂紋和撕裂的大麵積膜的方法。
在解決這兩個問題的突破中，科學家們開發了一個大麵積，單層石墨烯膜，可將氫與甲烷分離具有高效率（分離係數高達25）和前所未有的氫滲透率，孔隙度僅為0.025%。
這不是一種膜應用，但與水過濾高度相關，因此需要一種相對較新的淨化微鹹水的方法電容去離子（CDI）技術。CDI的優點是它沒有二次汙染，具有成本效益和能源效率。研究人員開發了一種CDI應用程序，使用類似石墨烯的納米片作為電容去離子的電極。他們發現石墨烯電極比傳統使用的活性炭材料具有更好的CDI性能(“石墨烯海水淡化”).
石墨烯的生物醫學用途
石墨烯隻是在最近才被用於生物醫學應用。這一領域的大多數近期工作集中於將石墨烯用作生物傳感器，即作為被動介質，監測一些外部刺激，通常利用石墨烯的電阻強烈依賴於附近的電場和信號這一事實（例如，參見：石墨烯DNA生物傳感器選擇性強，製作簡單但從根本上看，這並不是什麼新鮮事；矽線、金剛石薄膜和碳納米管都已用於這類應用。
新興用途正在興起使用石墨烯作為生物相容性支架的幹細胞療法這不會阻礙人類間充質幹細胞（hMSCs）的增殖，並加速其向骨細胞的特異性分化。
石墨烯基材料由於其獨特的化學結構和物理化學性質，包括超高比表麵積、光學、熱導率和導電性，以及良好的生物相容性，近年來在醫藥納米技術中的應用受到了越來越多的關注。
GO納米片傾向於親水，表麵含有活性基團，以增加功能性或通過共價和非共價相互作用裝載藥物。此外，基於石墨烯的納米材料還可以通過具有熒光和/或發光性質的診斷探針進行功能化，並且可以針對蛋白質、肽、核酸、抗體、脂質、碳水化合物和葉酸等配體。
在醫藥應用中，石墨烯基納米材料在改善藥物循環時間、靶向藥物和基因傳遞係統、作為治療劑和診斷工具以及治療藥物方麵具有巨大潛力石墨烯納米藥物將診斷和治療方法結合在一個係統中。
一個國際研究團隊開發了一種藥物輸送技術，利用石墨烯條作為“飛毯”來釋放藥物將兩種抗癌藥物依次輸送至癌細胞，每種藥物都針對細胞中最有效的不同部位。在針對人類肺癌腫瘤的小鼠模型中進行試驗時，發現該技術的效果優於單獨使用的兩種藥物。
最近的研究也指出了一個機會用石墨烯光熱劑取代抗生素捕捉並殺死細菌。
在幾十年來對人造肌肉的探索中，許多材料已經被研究過，以確定它們是否適合致動器應用（驅動是指材料在各種刺激的影響下可逆地改變尺寸的能力）。除了人工肌肉，潛在的應用還包括微機電係統（MEMS）、仿生微納機器人和微流體設備。在實驗中，科學家已經證明石墨烯納米帶可以提供驅動.
石墨烯墨水
石墨烯具有獨特的性能組合，是下一代電子產品的理想選擇，包括機械柔性、高導電性和化學穩定性。大量研究工作已經證明了通過高通量油墨印刷策略製造石墨烯基電子產品的可行性。配製可噴墨打印的石墨烯墨水為在現實技術中利用石墨烯的特性提供了一條廉價且可擴展的途徑（請閱讀更多信息：“柔性電子產品用石墨烯的噴墨打印”這裏：“用高導電石墨烯墨水直接書寫”).
晶體管和存儲器
石墨烯的一些最有前途的應用是在電子學（如晶體管和互連）、探測器（如傳感器元件）和熱管理（如橫向散熱裝置）中。第一批石墨烯場效應晶體管（FET）——具有底部和頂部柵極——已經得到了證實。同時，為了使任何晶體管能夠用於模擬通信或數字應用，電子低頻噪聲的水平必須降低到可接受的水平(“石墨烯晶體管可以在沒有太多噪音的情況下工作”).
基於石墨烯的晶體管被認為是目前使用的一些矽元件的潛在繼任者。由於電子通過石墨烯的速度比通過矽的速度快，這種材料顯示出實現太赫茲計算的潛力。
在終極納米級晶體管中——被稱為彈道晶體管–電子避免碰撞，即電流幾乎不受阻礙。彈道傳導將使開關設備具有難以置信的速度。石墨烯有可能在室溫下實現彈道晶體管。
而石墨烯有可能徹底改變電子技術，取代目前使用的矽材料(“具有高室溫遷移率的高性能石墨烯晶體管”)，它確實有一個致命弱點：原始石墨烯是半金屬的，沒有必要的帶隙作為晶體管。因此，這是必要的設計石墨烯的帶隙.
實驗證明了這種方法的好處石墨烯作為閃存平台這表明，利用石墨烯的固有特性，有可能超越當前閃存技術的性能。
靈活、可伸縮、可折疊的電子產品
柔性電子產品依賴於可彎曲的基板，而真正的可折疊電子產品需要一個具有非常穩定的導體的可折疊基板，該導體能夠承受折疊（即，基板上折疊點的邊緣會產生折痕，即使在展開後變形也會保持）。
這意味著，除了像紙這樣的可折疊基板外，沉積在該基板上的導體也需要可折疊。為此，研究人員已經展示了一種用於基於紙襯底的可折疊石墨烯電路.
科學家們設計了一種化學氣相沉積（CVD）方法，將石墨烯片轉化為具有極高導電性的多孔三維泡沫。通過用矽氧烷基聚合物滲透這種泡沫，研究人員製造出了一種石墨烯複合材料，這種複合材料可以扭曲、拉伸和彎曲，而不會損害其電氣或機械性能(“石墨烯：可拉伸電子產品的發泡”).
光電探測器
研究人員已經證明，石墨烯可以用於電信應用，其微弱而普遍的光學響應可能會轉化為超快光子學應用的優勢。他們還發現，石墨烯可以作為一種具有廣泛光學響應（從紫外線、可見光、紅外到太赫茲）的可飽和吸收體(“石墨烯在超快光子學中的崛起”).
人們對石墨烯在光電子領域的應用有著濃厚的研究興趣。之前已經實現了基於石墨烯的光電探測器，並且在10 GBit/s的光數據鏈路中證明了石墨烯適用於高帶寬的光電探測(“用於高速光通信的石墨烯光電探測器”).
一種新的方法是將石墨烯集成到光學微腔中。腔體內部電場振幅的增加導致更多能量被吸收，導致光響應顯著增加(“微腔大大增強了石墨烯光電探測器的光響應”).
塗層
用石墨烯塗覆物體可以達到不同的目的。例如，研究人員現在已經表明，可以使用石墨烯片來製造超疏水塗層材料，該材料在靜態和動態（液滴衝擊）條件下都表現出穩定的超疏水性，從而形成極防水結構.
石墨烯也是世界上已知最薄的金屬防腐塗層。人們發現，石墨烯，無論是直接在銅或鎳上製造，還是轉移到另一種金屬上，都能提供防腐.
研究人員展示了石墨烯作為光子器件的透明導電塗層的用途，並表明其高透明度和低電阻率使這種二維晶體非常適合用於光學器件液晶器件中的電極（液晶顯示器）。
另一種對研究人員有用的新型塗層應用是製備由單層石墨烯覆蓋的聚合物AFM探針，以提高AFM探針性能.
Kevlar上石墨烯的直接激光寫入使防護服“智能化”。Kevlar是一種眾所周知的高強度聚合物，由於其優異的機械性能，已經發現了各種重要的安全應用，尤其是在紡織品（例如防彈背心或消防員防護服）中。為下一代防護服的多功能化做好準備，即“智能化”。這些材料不僅能夠保護人體免受傷害，還具有智能功能，如監測生理信號和檢測氣體、病原體或輻射等潛在危險。
範德瓦爾斯異質結構
石墨烯在製備納米材料方麵也很有吸引力混合維範德華異質結構這可以通過將石墨烯與0D量子點或納米顆粒、1D納米結構（如納米線或碳納米管）或3D塊體材料雜交來實現。
其他用途
擴音器
石墨烯非凡的電氣和機械性能被用來製造一種非常高效的電/聲換能器。這個實驗石墨烯揚聲器無需任何優化的聲學設計，製作簡單，性能與同類商業產品相當或更好，功耗更低。
Artisphonics CB-01 Nanene®耳機的每個耳機中都有一個由石墨烯製成的膜片，因此它薄得多，但具有與普通膜片相同的強度和耐用性。然而，由於它的靈活性，它可以更好地控製，允許增強高音和低音。
輻射屏蔽
石墨烯似乎是一種最重要的材料電磁幹擾（EMI）屏蔽的有效材料實驗表明，用一層或幾層石墨烯原子層製造超薄、透明、失重和靈活的EMI屏蔽是可行的。
熱管理
由於電子產品中功率密度的迅速增加，由此產生的熱量的管理已成為計算機和半導體設計中最關鍵的問題之一。事實上，散熱已經成為納米級電子輸運的一個基本問題。
這就是石墨烯的用武之地——它比任何其他已知材料都能更好地導熱(“酷”石墨烯可能是納米電子學中熱管理的理想材料”)熱界麵材料（TIM）是熱管理的重要組成部分，研究人員通過添加石墨烯和多層石墨烯的優化混合物，實現了TIM導熱性的創紀錄提高(“石墨烯創下熱界麵材料最有效填料的新紀錄”).
這一領域最新的一款消費產品是iPhone X、iPhone 8/8 Plus和iPhone 7/7 Plus的納米外殼，它包含一層石墨烯薄膜，可以迅速將手機內部的多餘熱量散發出去。
這種石墨烯薄膜被稱為納米科技™ 應用於手機殼的內部。由於NanoGtech材料與設備背麵保持接觸，因此可以有效地散熱。溫度降低，測試表明（根據製造商的說法），帶有NanoGtech的設備可以比沒有NanoGtech的設備持續20%以上的時間。
鬥篷
概念等離子體隱形基於使用薄超材料覆蓋物來抑製被動物體的散射。研究表明，即使是具有石墨烯令人興奮的導電性能的單層原子，也可以在平麵和圓柱形幾何結構中實現這一功能。這就形成了單層石墨烯最薄的隱形鬥篷.
潤滑
在過去十年中，各種固體潤滑劑材料、微/納米圖案和表麵處理工藝已被開發出來，用於MEMS/NEMS應用中的高效操作和延長壽命，以及各種製造工藝，如納米壓印光刻和轉移印刷。在微米和納米尺度上應用固體潤滑劑的一個重要考慮因素是潤滑劑的厚度以及潤滑劑沉積過程與目標產品的兼容性。石墨烯具有原子薄、結構強、表麵能低的特點，是這些應用的理想選擇(“石墨烯-最薄的固體潤滑劑”).
口罩
口罩已經成為2019冠狀病毒疾病流行的重要工具。然而，口罩的不當使用或處置可能會導致“二次傳播”。一個研究小組已經成功地製作了石墨烯口罩具有80%的抗菌效率，暴露在陽光下約10分鍾可提高到幾乎100%。
好了，我們該走了石墨烯測驗看看你是否能回答所有問題！