石墨烯（Graphene）是一种以sp²杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料。石墨烯具有优异的光学、电学、力学特性，在材料学、微纳加工、能源、生物医学和药物传递等方面具有重要的应用前景，被认为是一种未来革命性的材料。
石墨烯具有以下应用范围：
一、电池领域
石墨烯电池并非整个电池都用石墨烯材料制作，而是在电池的电极或浆料使用、添加石墨烯材料。石墨烯在电池中可以有效降低电池内阻，提升电池倍率、充放电性能和循环寿命，并且电池的弯折对充放电性能没有影响。
石墨烯被认为是锂离子电池的理想电极材料。石墨烯的使用不仅改善了锂离子电池的电化学性质，而且还改善了电极材料和电池的导热性。
二、功能涂料
石墨烯涂料技术是较为成熟的一种技术，国内已有多种石墨烯涂料产品实现应用。石墨烯特殊的二维片层结构，有良好的化学稳定性，在涂层中层错排列不仅可以阻挡腐蚀介质的渗透形成物理阻隔，而且石墨烯的表面很大，应用较少的石墨烯就可以起到有效的阻挡和物理屏蔽作用，如在海洋防污涂料中的应用，将石墨烯/TiO2 复合材料添加到水性聚氨酯涂料中，研究其对涂料的抗菌灭菌性、表面性能等的影响，对植物和动物性海洋附着生物有防附作用，且有较长的防污期效；如在水泥涂料中的应用，将石墨烯加入到以丙烯酸酯类聚合物与水泥复合而成的聚合物水泥防水涂料中，石墨烯丰富的含氧基团可调节水泥水化产物的生长，使涂膜的拉伸强度、断裂伸长率、抗渗性等物理性能得到明显提升。
三、复合材料
石墨烯复合材料原理其实与石墨烯功能涂料是一样的道理。只不过涂料的表现更趋向于石墨烯的特性，而石墨烯复合材料更多的是对被复合材料某种性能的提升。
四、石墨烯膜
石墨烯膜的主要应用方向为电子产品（柔性显示屏）、筛选工具。
氧化石墨烯薄膜对离子有很强的选择特性，可以快速筛选离子，此筛选效应不仅对离子尺寸要求非常精准，而且要比经典的浓度扩散快上千倍渗透特性，这使其不仅在污水处理，作为渗透膜应用于海水淡化等方面也具备很好的应用前景。
五、电子产品
石墨烯的发展前景广阔，因其具有吸引力的温室道场效应，适合在电子工程领域开发和深入研究，可增强主电路开关的时效性，缩短了开关的时间，加快了响应的速度，在石墨烯上集成整个电路，有效的减小集成体积。
六、石墨传感器
石墨烯有着独特的物理属性，是一种稳定的材料，有着良好的机械拉伸性与电子属性，从而使得其在很多传感领域有应用，同时由于每个原子与感应环境相接触且石墨烯的电学属性可以通过这种接触而改变，因此基于石墨烯的纳米结构在传感器领域有极大的前景。
七、石墨烯生物医学应用
在现阶段的生物医学角度来讲，我们伟大的技术人员已经能通过石墨烯完成基因递送、生物传感器制作、癌细胞显影等。另外石墨烯材料在心血管预防和治疗、人工智能以及医疗器械结合、改善人体生物钟和深度睡眠中也在不断探索中，一些领域也取得了丰硕的成果。
八、环保材料
石墨烯对污水中的氟离子、铅、铜、镉离子和有机物都具有良好的吸附去除能力，吸附效率高、吸附容量大，已有研究表明，石墨烯对汞的去除能力比其他吸附剂高5倍，对铅的吸附量是活性炭的10倍之多。
九、石墨烯催化剂
石墨烯是理想的催化剂载体，除了光催化和电催化，石墨烯基复合材料在氢化和氧化等方面也有广泛的应用。在催化领域中，石墨烯的不完美褶皱以及表面缺陷恰巧使得它能更好的应用于催化领域。
十、石墨烯抗菌剂
石墨烯抗菌剂使用简便，易溶于水，耐热性能优异，对基材外观影响小，易吸附在基材表面。可广泛用于纺织品、水性涂料、污水处理、家具表面处理、洗手液、洗衣液等洗护产品中。
很多产品都还是在实验室阶段，为了使石墨烯广泛应用到生活中，还需要进一步探索其制备方法与应用技术，以实现大规模量产化。其优异的力学、光学、电学性能、良好的生物相容性及优异的存储性等势必会使其在更高端的应用中大放光彩，如芯片、太空电梯、生物材料及新型存储器、传感器等方面展现出更加诱人的应用前景。
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