CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN
1.3. Tổng quan về vật liệu graphene
1.3.3. Một số ứng dụng của graphene
Hình 1.35. Một sốlĩnh vực ứng dụng của graphene [125].
Do graphene sở hữu nhiều tính chất đặc biệt, vì vậy graphene được ứng dụng trong rất nhiều lĩnh vực như cảm biến, năng lượng, thiết bịđiện tử, vật liệu tổng hợp,
y sinh, màng và lớp phủ, … (Hình 1.35). Trong đó, nhiều ứng dụng đã được triển khai trong thực tế, đã được đưa vào sản xuất cơng nghiệp và thương mại hóa.
Trong lĩnh vực năng lượng, graphene có thểlàm tăng đáng kể tuổi thọ của pin Lithium ion truyền thống, các thiết bị có thể được sạc nhanh hơn và trữ được năng lượng nhiều hơn trong thời gian dài hơn. Với ứng dụng của graphene, pin có thể linh hoạt và nhẹđến mức chúng có thểđược tích hợp vào quần áo, thậm chí có thể sạc lại bằng nhiệt từ cơ thể hoặc ánh sáng mặt trời [126].
Trong lĩnh vực cảm biến, graphene là một vật liệu lý tưởng cho các cảm biến. Mỗi nguyên tử trong graphene tiếp xúc với mơi trường cho phép nó cảm nhận được những thay đổi của môi trường xung quanh. Đối với cảm biến hóa học, mục tiêu là có thể phát hiện chỉ một phân tử của một chất hóa học. Graphene hiện cho phép tạo ra các cảm biến kích thước micromet màcó khảnăng phát hiện các hiệu ứng điện từ riêng lẻ ở cấp độ phân tử [127].
Graphene có sự kết hợp độc đáo của các đặc tính lý tưởng ứng dụng cho các thiết bị điện tử thế hệ tiếp theo, bao gồm: tính linh hoạt cơ học, độ dẫn điện cao và tính ổn định hóa học. Nhiều nỗ lực nghiên cứu đã chứng minh tính khả thi của việc chế tạo thiết bị điện tử dựa trên graphene thông qua các kỹ thuật in mực graphene. Cơng thức mực graphene có thể in phun dẫn đến cách tiếp cận với chi phí thấp và có thể mở rộng để khai thác các đặc tính của graphene trong các mục tiêu ứng dụng khác nhau [128].
Bên cạnh đó, độ dẫn điện, độ bền và độ đàn hồi vượt trội của graphene đã khiến nó trở thành sự lựa chọn đầy hứa hẹn cho các thiết bị điện tử có thể co giãn – một cơng nghệ nhằm sản xuất các mạch điện trên nền nhựa dẻo cho các ứng dụng như pin mặt trời có thể uốn cong hoặc da nhân tạo cho robot [129].
Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng graphene có thể được sử dụng cho các ứng dụng viễn thơng. Nó có thể trở thành lợi thế cho các ứng dụng quang tử siêu nhanh. Đồng thời, graphene có thể được khai thác như một chất hấp thụ bão hòa với phản ứng quang học rộng từ cực tím, khả kiến, hồng ngoại đến terahertz. Các bộ tách sóng quang học dựa trên graphene đã được thực hiện trước đây và tính phù hợp của graphene đối với khả năng phát hiện sóng quang học băng thơng cao đã được chứng minh trong một liên kết dữ liệu quang 10 GBit/s [130].
Graphene còn được biết đến trong các ứng dụng tạo các lớp phủ bề mặt. Việc phủ các vật thể bằng graphene có thể phục vụ các mục đích khác nhau. Ví dụ, có thể sử dụng các tấm graphene để tạo ra một vật liệu phủsiêu kỵnước, kết quả cho thấy tính siêu kỵ nước ổn định trong cả điều kiện tĩnh và động (dưới tác động của giọt nước), do đó hình thành các vật liệu chống thấm nước hiệu quả [131].