石墨烯有什么好处?

石墨烯最初被认为是用于计算中的晶体管，但随着研究人员对其属性进行分类，人们发现它可以用于许多其他应用。

石墨烯强、轻、薄、柔韧。它是能导电的最薄的物质，是一种高效的热导体，具有光学透明度。

以功能化的形式(即当兼容的化学基团添加到材料表面以分散石墨烯时)，它与碳纤维和复合材料产品一起使用，以增强和减轻运动设备的重量。在防护头盔中，石墨烯增强复合材料增加了强度重量比，以提高抗冲击性。

在2018年韩国平昌冬奥会上，英国铜牌得主多米尼克·帕森(Dominic Parson)使用的X22骨架雪橇使用了Nanene，这是一种由Versarien公司生产的多层石墨烯纳米血小板粉末。Versarien的研究主管斯蒂芬•霍奇(Stephen Hodge)表示，将纳米烯分散在树脂中可以去除碳结构，从而使产品更轻。

在塑料复合材料中添加石墨烯可以提高包装的抗拉强度和刚度。霍奇说:“石墨烯不会使这种材料坚不可摧，但它有可能在保持相同性能的同时减小包装尺寸。”这对于运输易碎物品有明显的优势，也可能有助于回收利用。如今，回收塑料会降低塑料的质量——它平均可以回收三次;但在回收塑料中添加石墨烯可以提高其强度，使其可以回收很多倍。

石墨烯还可以用于印刷油墨，以重新设计接触点，并替换熟悉物体中的显示器。例如，欧盟石墨烯旗舰项目合作伙伴诺瓦利亚公司的技术经理克里斯·琼斯解释说，在嵌入汽车仪表板的衬底上印刷墨水，可以在没有电脑屏幕的情况下将物体连接到数字世界。“我们的使命是让科技消失在日常用品中，”他说。

今年在巴塞罗那举行的世界移动通信大会上，该公司展示了一款棋盘游戏，在棋盘上使用石墨烯墨水打印传感器。该墨水由剑桥大学提供，采用微流化技术生产。这个过程使用水和石墨的混合物，在高压下通过一个增强泵，将石墨切割成石墨烯。

“因为它们是打印出来的，(电容式触摸传感器)可以是任何尺寸或形状，并可以批量打印，”琼斯说。“与传统的传感器设计和开关相比，它们非常便宜，因为传统的传感器和开关会随着时间的推移而故障;打印出来的飞机不会失败。”石墨烯墨水打印的按钮位于棋盘游戏的图形后面。触摸图形会激活语音指令，比如“向前移动三个格”。使用电容式触摸技术意味着手指的存在就足以激活传感器。

下一步是将传感器打印在一张纸上，这张纸可以覆盖在汽车仪表板上，方便操作，同时也可以减轻车辆的重量。琼斯说，目前车载可剥离电子传感器的牵引力有限，因为用iPad控制导航相对便宜。

基于石墨烯的油墨在降低钙钛矿太阳能电池(PSCs)制造成本方面也产生了有趣的结果。意大利理工学院、罗马Tor Vergata大学和BeDimensional的研究人员(都是石墨烯旗舰合作伙伴)开发了一种使用二硫化钼量子点和石墨烯来稳定PSCs的墨水。研究小组说，这种墨水几乎可以涂在任何表面上发电，这意味着太阳能电池可以涂在建筑物的屋顶上。

曼彻斯特大学的研究人员一直在设计石墨烯薄片，以开发基于石墨烯的纱线，这种纱线可以编织成一件衣服，用作柔性传感器，通过蓝牙或射频识别(RFID)向设备发送温度或压力数据。

曼彻斯特大学国家石墨烯研究所的知识交换研究员(石墨烯)Nazmul Karim博士解释说，该团队使用了功能化的氧化石墨烯涂覆纺织纱线。他说:“纯石墨烯来自机械剥离，不可扩展，所以我们使用液相剥离来生产还原氧化石墨烯。”该团队使用一台非常简单的染色机，生产出了可以编织成服装的导电纺织纱线。

该团队报告说，涂层纱线具有“出色的温度敏感性”，即使是微小的温度变化也能做出反应。将纱线暴露在机械搅拌(使用10个钢球)和洗衣粉中，模拟典型的洗衣周期，在洗涤10次后仍然导电。

“我们专注于使用现有的机器、流程和系统，”卡里姆说。“可扩展生产将降低高性能、功能性服装的成本，这些服装可以抗菌、防静电和防火。”

尼克和史蒂夫兄弟于2015年成立了户外服装公司Vollebak，并于2018年推出了一款可逆石墨烯夹克原型。它是由石墨烯纳米薄片和聚氨酯混合制成的，可以涂在一种材料上。夹克的另一面是黑色尼龙材料，含有15%的弹性橡胶。

这件夹克的售价为525英镑，预计将于今年夏天上市。它特别适合户外活动，因为它可以在寒冷的天气中平衡体温。石墨烯是不透气的气体和大多数液体，除了水分子，所以汗水可以通过它蒸发。它还具有抑菌功能，而夹克的聚氨酯膜使其防水至10,000毫米。

石墨烯的另一个体育用途是inov-8的“泥爪”跑鞋。该公司与美国国家石墨烯研究所(National Graphene Institute)合作，为橡胶鞋底和8毫米握把注入了石墨烯。在岩石和潮湿的地形上，这种鞋比橡胶更好地抓地力，而且不会很快磨损。这种材料还可以减轻鞋子的重量。

石墨烯的导热性意味着，当与涂料混合时，加热和空调所需的能量更少。西班牙涂料生产商Graphenstone在其石灰基涂料中掺入少量(不到2%)。英国石墨烯公司(The Graphene Company)业务发展主管本•斯特奇斯(Ben Sturges)表示:“这种以石灰为基础的天然矿物涂料呈碱性，因此不易发霉和霉菌生长。”该公司在英国供应这种涂料。“石灰是一种天然的消毒剂，石墨烯可以提高粘结强度和灵活性。”

天然矿物在受热或受冷时或涂在建筑物或木材的细微裂缝上时可能会变脆，但石墨烯的灵活性意味着涂料可以随着建筑物的移动而移动。多孔涂料可以让墙壁透气，改善空气质量，降低房间湿度。房间可以在申请后的几个小时内被占用。

在混凝土中，石墨烯作为网格来增加建筑物的抗拉强度，并增加抗压缩和磨损性。它可以通过灵活和延迟裂缝和裂缝来保护地震带的建筑物。西班牙公司Graphenano Smart Materials在其西班牙、摩洛哥、美国和墨西哥项目的产品中添加了石墨烯混凝土添加剂。报告称，与使用传统材料的混凝土相比，添加石墨烯添加剂的混凝土可以延长长达50年的使用寿命。

在室内，添加到瓷砖中的石墨烯提供了地暖。美国公司Radiant Panel Technologies在其Easy Elements石材或瓷砖地板层之间应用了石墨烯热膜。面板可以切割成不同的尺寸，每平方英寸(28000kgf /m²)可以承受40磅的重量。

石墨烯还可以添加到淋浴盘树脂中，用于防水、抑菌淋浴盘。Core Graphene表示，其SolidGraphen天然石板纹理淋浴盘可以承受超过600公斤的分布负载而不断裂或弯曲。石墨烯还有助于防止霉菌在潮湿环境中生长。

尽管石墨很容易获得，但大量生产石墨烯可能是一个昂贵且专业的领域。石墨烯也没有行业标准，许多评论家认为这是未来发展的障碍。根据Novalia的Jones的说法:“对于特定的项目，它可以混合使用，但没有正式的标准来定义它，这是必不可少的。”他说，目前，开发商通过指定颗粒大小或属性来创建自己的标准。

另一个障碍是石墨烯的大表面积意味着它可能很难交付。琼斯说，在规模上的差异是显而易见的。他解释道:“对于1kg的(墨水)颜料，我使用1升的容器，但对于1kg的石墨烯，由于表面积的原因，我需要25升的桶。”