由于石墨烯具有優(yōu)異的導(dǎo)熱性能和力學(xué)性能，還在傳感器、聚合物納米復(fù)合材料、光電功能材料、藥物控制釋放等領(lǐng)域表現(xiàn)出眾多潛在的應(yīng)用前景。

石墨烯擁有較大的比表面積，使其具備了制作高靈敏度傳感器的條件，一旦氣體被吸附于石墨烯表面，其表面電阻就會(huì)出現(xiàn)變化，然后結(jié)合電傳感檢測(cè)器，就可以讓石墨烯成為一種優(yōu)異的氣體傳感器。

石墨烯的氣體吸附特性，也讓其成為新型儲(chǔ)氫材料，可以在室溫、安全壓力下快速可逆地吸放氫氣，較高的熱穩(wěn)定性。

石墨烯獨(dú)特的二維層狀結(jié)構(gòu)和良好的生物相容性，使其能很好地作為藥物載體。科學(xué)家將石墨烯與抗腫瘤藥物反應(yīng)制得復(fù)合物，可在人體內(nèi)緩慢釋放藥物，而且藥物的負(fù)載量遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)的藥物載體。

據(jù)中科院金屬所研究員成會(huì)明介紹，在清潔能源領(lǐng)域，石墨烯應(yīng)用前景廣闊。清潔能源最大問題是穩(wěn)定性和移動(dòng)存儲(chǔ)難題。存儲(chǔ)方式主要為超級(jí)電容和電池，都需要滿足高能量密度、高功率密度、高可靠性和長(zhǎng)壽命。石墨烯可增加鋰電池電極的導(dǎo)電性。他們將石墨烯混合物應(yīng)用于鋰電池，其續(xù)航里程可增加到400公里以上。

另一方面是用于柔性能量存儲(chǔ)，將來用于柔性可穿戴設(shè)備，柔性智能設(shè)備?！耙嵝燥@示，也要柔性能源，包括柔性鋰電池、柔性超級(jí)電容?！?/p>

在接受《科技日?qǐng)?bào)》記者專訪時(shí)，蓋姆頗為感慨地表示，自2010年他與同事因發(fā)現(xiàn)石墨烯共獲諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)之后，短短幾年間全球石墨烯研發(fā)及商業(yè)化的速度令他十分驚詫。

制備難題

人們耳熟能詳?shù)娜な?，是安德?蓋姆用透明膠帶得到了石墨烯，并因此獲得了諾貝爾獎(jiǎng)。實(shí)際上，在用透明膠帶得到石墨烯后，他們就開始研發(fā)機(jī)械化的石墨烯制備方法。2004年，他們成功用微機(jī)械剝離法制備出單層石墨烯。

這種方法當(dāng)然是比較原始的。雖然可以獲得晶體結(jié)構(gòu)比較完整的石墨烯，但得到的石墨烯尺寸很小，一般在10微米-100微米之間，存在產(chǎn)率低和成本高的不足，不能滿足工業(yè)化和規(guī)?；a(chǎn)要求。

此后，人們想到制備石墨烯未必要使用石墨，只需要設(shè)法讓碳原子結(jié)成一層薄膜?；瘜W(xué)氣相沉積法（CVD）應(yīng)運(yùn)而生，這種方法是將乙烯或乙炔等氣體導(dǎo)入到一個(gè)反應(yīng)腔內(nèi)，讓這些氣體在高溫下分解，經(jīng)過冷卻后，碳原子就沉積在基底表面形成石墨烯，最后用化學(xué)腐蝕法除去金屬基底，或用卷對(duì)卷的方法將其轉(zhuǎn)移到高分子薄膜上。

雖然CVD能滿足規(guī)?；苽浯竺娣e、高質(zhì)量的石墨烯要求，但在現(xiàn)階段由于其成本較高和工藝復(fù)雜等缺點(diǎn)，限制了這種方法在石墨烯制備中的應(yīng)用。

北京大學(xué)納米化學(xué)中心教授彭海琳對(duì)財(cái)新記者介紹，他們發(fā)現(xiàn)可以用三聚氰胺對(duì)銅箔進(jìn)行預(yù)處理，減少銅箔上的凝結(jié)點(diǎn)，這樣就可以形成大片的石墨烯薄膜，提高薄膜的透光性、導(dǎo)電性和一致性，而后通過卷對(duì)卷的方法，把石墨烯薄膜轉(zhuǎn)移到高分子PET薄膜上，就可以得到高質(zhì)量的石墨烯薄膜。

如果在卷對(duì)卷轉(zhuǎn)移的過程中，將金屬納米導(dǎo)線封裝在石墨烯和柔性塑料基底之間，做成復(fù)合導(dǎo)電薄膜，可以顯示出優(yōu)異導(dǎo)電性、透光性，且具有優(yōu)異的柔性、機(jī)械穩(wěn)定性、抗剝離性能和抗化學(xué)腐蝕性能。

他們采用石墨烯和銀納米線復(fù)合電極，制備了電致變色器件，具有良好的變色性能、快速的變色相應(yīng)時(shí)間和穩(wěn)定的循環(huán)性能。這種復(fù)合電極在下一代柔性電子和光電子領(lǐng)域，有重大的潛在應(yīng)用價(jià)值。

在對(duì)石墨烯的薄膜面積沒有過高要求的領(lǐng)域，氧化石墨還原法是制備石墨烯最常用的方法之一。這種方法早在上世紀(jì)中葉就被提出，并被一直沿用至今。在強(qiáng)氧化劑作用下，擴(kuò)張石墨層間距，經(jīng)在水溶液或有機(jī)溶劑中超聲處理后形成均勻分散的單層氧化石墨烯，再利用還原劑還原氧化基團(tuán)制得石墨烯。

但這種方法得到的，主要是石墨烯粉體。缺陷非常多，電學(xué)、力學(xué)性能都較差，而且需要用濃硫酸氧化石墨，其工業(yè)上廢液的處理是一個(gè)難題。

還有一種主要方法――溶劑剝離法，原理是將少量的石墨分散于溶劑中，形成低濃度的分散液，利用超聲波的作用破壞石墨層間的分子作用力，此時(shí)溶劑可以插入石墨層間，進(jìn)行層層剝離，制備出石墨烯。此方法不會(huì)像氧化-還原法那樣破壞石墨烯的結(jié)構(gòu)，可以制備高質(zhì)量的石墨烯。

由于整個(gè)液相剝離的過程沒有在石墨烯的表面引入任何缺陷，為其在微電子學(xué)、多功能復(fù)合材料等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了廣闊的應(yīng)用前景，缺點(diǎn)是產(chǎn)率很低。