自2004年石墨烯被英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫发现以来,科学家对其研究愈演愈烈,也越来越深入。深入了解之后,发现石墨烯具有优异的性能,在多个方面具有重要的应用前景,比如在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等,因此被认为是一种未来革命性的材料。时至今日,科学家对石墨烯的研究仍如日中天,让我们一起来看看,石墨烯在工业、医学、电子器件上还有什么新的研究进展?


污染防治是我国环境治理一大重点课题,也是难点和痛点。习近平总书记曾说:“绿水青山就是金山银山。”为了达到这个目标,为了让农村更加美丽宜居,基层工作人员为此付出了很多努力,干旱多年的毛乌素沙漠也实现“绿化”,不得不感叹中国劳动人民的手,是辛勤的手,也是创造幸福的手。近年来,国家也加大对工业废水的处理力度,运用各种科学手段来尝试解决。

近日,维也纳大学化学学院研究人员现在提出了一种设计创新复合材料的新方法,该复合材料由石墨烯上的纳米多孔超薄共价有机框架 (COF) 组成,可用于高效过滤水中的有机污染物。有机污染物里的有机染料,是一类重要的工业污染物,通常来说,高水溶性、不可降解性是它的特性,有些甚至有致癌性,对人体是有害的。因此,科研人员的这个发现有利于有机染料高效率地吸附,减少污水对环境的破坏,使工业废水的处理更高效更安全。而且石墨烯的材料投入相对较低,在污染物被洗掉之后还能重新使用复合材料作为过滤器,因此开发的成本较低,也会带来一定的经济效益。届时研发成功并能投入大量生产使用,将会大大提高有机工业污染的处理能力,还人民群众清新优质的空气和水源。

在医学上,石墨烯的应用也取得了相对应的进展。康涅狄格大学的 Cato Laurencin博士与其同事合作,创造了一种注入了石墨烯纳米片的治疗网,该网可以在肩部受伤时通过手术嵌入受影响的肩部肌肉,从而解决了肌肉退化和脂肪堆积的问题,使肩袖损伤不再复发。该网由排列整齐的左旋聚乳酸(PLLA)纳米纤维组成, PLLA是一种生物相容性、可生物降解的聚合物,已经用于医疗领域,而石墨烯是一种超薄、高导电性的材料。Laurencin博士表示,石墨烯纳米片增加了肌管内的细胞内钙含量(在促进肌肉细胞生长方面起着关键作用),此外,它们减少了用于生长肌管的干细胞的脂肪生成(即脂肪的生成)。因为人的肩袖撕裂后,就有可能会再次发生,这个问题已经困扰医学人员良久,以前的解决方案都是通过手术,但都治标不治本。现在Cato Laurencin博士研制出的治疗网,在很大程度上减少了病人的痛苦,也减少了医生的工作量。

石墨烯在电子产品热界面材料中的研究进展。众所周知,散热问题是制约电子产品性能的重要因素,所以,如何解决散热问题,是发展电子产品、改善电子产品性能的关键。最近,科研人员发现石墨烯材料可以成为解决电子产品散热问题的关键。石墨烯复合材料具备柔软性、高导电率、热导率可调等特性,这些特性刚好对应电子产品的散热问题。但是,仅仅是石墨烯薄膜应用是不行的,需要与其他材料复合一起,形成石墨烯复合材料,才能发挥出石墨烯的性能优势,这是一种方向;另一种方向是直接在需要填充热界面材料的位置原位生长石墨烯薄膜,利用石墨烯薄膜作为热界面材料,但这种方法的应用条件较为苛刻,限制因素较多。因此,将石墨烯应用于目前的电子产品热界面,虽然有很大的发展空间,但是还需要进一步深入研究,再投入工业化使用。