石墨烯是一种由碳原子组成的蜂窝状平面薄膜，是一种只有一个原子层厚度的准二维材料。作为最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料，石墨烯被称为“黑金”，是“新材料之王”，科学家甚至预言石墨烯将“彻底改变21世纪”。今天，小编带大家来看看石墨烯的最新应用成果！
石墨烯
1.智能石墨烯人工喉——有望辅助聋哑人“开口说话”
智能石墨烯人工喉，其利用石墨烯的热声效应来发射声音，利用石墨烯的压阻效应来接收声音，实现了单器件的声音收发同体。器件使用的多孔石墨烯材料具有高热导率和低热容率的特点，能够通过热声效应发出100Hz－40kHz的宽频谱声音；其多孔结构对压力也极为敏感，能够感知发声时喉咙处的微弱振动，可以通过压阻效应接收声音信号。因此，这种器件能够准确感知聋哑人低吟、尖叫等特殊声音，并将这种“无含义声音”转换为频率、强度可控的声音，有望辅助聋哑人“开口说话”。该项工作被人民网、新浪科技、清华新闻网等媒体报道。
智能石墨烯人工喉
2.石墨烯硅柱阵列异质结太阳能电池
清华大学任天令教授团队从理论和实验研究了提高石墨烯/硅异质结太阳能电池效率的方法。该研究从理论上提出了石墨烯/硅异质结太阳能电池的理论模型，模型分析显示，通过控制石墨烯层数，调节石墨烯功函数和增加防反射层，最多可实现9%的转化效率。根据理论预测结果，团队制备了石墨烯/硅柱阵列异质结太阳能电池，从实验上实现了高达7%的转化效率。该研究从理论和实验系统性地研究了石墨烯在太阳能电池中发挥的关键作用，对于石墨烯太阳能电池的发展具有重要意义。
石墨烯硅柱阵列异质结太阳能电池
3.石墨烯助力“类脑芯片的研制”
类脑计算概念的提出，为微电子芯片的彻底革新提供了崭新的途径。人脑中有数以亿计的神经元，不同的神经元之间又由突触所连接，在这张庞大的神经网络中，突触扮演着最为基础和重要的角色，突触强度的可塑性是实现记忆和学习的基础。利用双层旋转石墨烯，结合氧化铝作为离子传输层实现了类突触器件，同时通过背栅作为神经调节器，来控制突触后输出电流信号的强度。在负的背栅电压下，可实现兴奋型的类突触行为，在正的背栅电压下，能够将突触行为调制成抑制型，并且还能够模拟突触发育的全过程。该研究为芯片模仿人脑神经网络更高程度的智能提供了可能，在相关领域具有深远的意义。
石墨烯动态突触器件示意图和测试结果
4.石墨烯纸基压力传感器
石墨烯纸基压力传感器，通过热还原手段，将多层混合的氧化石墨烯溶液与纸材料转变为多层石墨烯纸。利用石墨烯纸层间的空气通道以及纸材料独特的微孔结构，有效使得石墨烯纸在压力作用下，阻值发生显著变化，从而实现对压力的高灵敏度探测。该器件在可穿戴应用方面具有极高的灵敏度，从而实现脉搏、呼吸以及多种运动状态的精确检测，对于柔性智能可穿戴传感器的发展具有重大意义。此外，这一新型石墨烯纸基器件还具有环保、低成本、高柔性等突出特点。
石墨烯压力传感器示意图和测试结果
5.石墨烯耳机——有望应用于人与动物的交流
利用激光直写技术，制备出新型柔性石墨烯耳机，相比于传统电磁式耳机，该耳机具有柔性和超薄的特点，以及低成本、高速和无需转移的优势，此外该石墨烯耳机能覆盖可听域和超声域，具有比商用耳机更为广阔而平坦的声频谱输出。相比于可听域，动物的听觉对超声频段的声音更为敏感，因此石墨烯耳机不仅可以应用于人，还有望应用于人与动物的交流，团队基于该石墨烯耳机实现了对动物行为的控制。
石墨烯耳机
石墨烯的用处远不止以上这几种，作为“新材料之王”，石墨烯被广泛应用于发声器件、智能石墨烯人工喉、新型石墨烯阻变存储器、光谱可调的石墨烯发光器件、石墨烯仿生突触器件、可调石墨烯应力传感器等诸多方面。
