【学生作业】石墨烯薄膜在电子材料中的应用
石墨烯优异的物理、化学和力学性能使其成为诸多领域的新宠，与石墨烯薄膜的制备一样，石墨烯薄膜的...
石墨烯优异的物理、化学和力学性能使其成为诸多领域的新宠，与石墨烯薄膜的制备一样，石墨烯薄膜的应用同样是目前各国科学家研究的热点。目前，石墨烯薄膜在电子材料中的应用主要有：触摸屏、有机发光二极管、太阳能电池和薄膜晶体管等。石墨烯具有高载流子迁移率、高透光率以及极好的韧性等特点，使其有望成为目前普遍使用的 的替代材料。
１ 触摸屏
自2007年美国苹果公司推出iPhone以来，触摸屏成为目前应用最广泛的人机友好界面。触摸屏在被点击时会产生弯曲，石墨烯以其良好的力学性能、柔韧性、化学稳定性和较宽的光谱透光率成为了柔性显示领域不可比拟的材料。在光刻技术和氧等离子体处理过的柔性ＰＥＴ基底表面制备出一层石墨烯薄膜并将其应用于触摸屏，所制备的触摸屏在多次弯曲试验后仍表现出良好运行效果。中科院重庆绿色智能技术研究院宣布成功地将石墨烯透明电极应用于电阻触摸屏上，制备出７英寸（17.78cm）石墨烯触摸屏。这些成果的获得充分展现了石墨烯薄膜在触摸屏应用中的独特优势，相信在即将问世的曲面触摸屏、柔性触摸屏等领域，石墨烯薄膜也同样能够展现出其独特的优势。
２ 有机发光二极管
石墨烯薄膜有着可控的透光性、优异的导电性和良好的柔韧性，成为目前最有望替代 制备有机发光二极管的材料。目前，各国科学家已经做了诸多有关石墨烯薄膜替代ITO材料制备有机发光二极管的研究。作为目前传统发光二极管透明电极材料的ITO，其主要组成元素铟，在地球储量有限、化学稳定性差、易碎等缺点都制约着有机发光二极管的发展。而石墨烯薄膜以其独特的组成结构决定其避免这些缺点的同时具有更加优异的导电性、透光性以及柔韧性。因此，从长远来看，石墨烯薄膜势必会在不久完全取代ITO材料成为高性能有机发光二极管的透明电极。
３ 太阳能电池
目前，国内外研究者已对石墨烯薄膜在太阳能电池电极中的应用进行了大量研究。通过层层电泳沉积法将石墨烯、ZnS和聚吡咯（GZP）分别沉积到ITO表面制备成一种有机－无机光伏电极，并应用于太阳能电池中。通过对比ZnS、ZnS／GZP和石墨烯／ZnS／GZP三种膜的光电转化效率发现，石墨烯／ZnS／GTP三元复合膜（其电池装置示意图如图所示）的光电转化效率明显优于其他两种膜。
４ 薄膜晶体管
虽然金属电极在晶体管中应用了多年，但其脆性大、透明度差、与有机半导体基底间相容性差等缺点，造成其与基底接触不良，破坏了电极与电子通道间的连续性，从而大大降低其工作效率。而石墨烯薄膜仅有一个原子厚度，独特的组成结构决定其制备成电极后具有连续的电子传输通道，能够充分发挥其电子传导的优势，从而大大提高设备的工作效率。
结论
从长远的发展和综合性能的考量，石墨烯薄膜材料是目前最有希望取代金属氧化物薄膜，成为新一代柔性透明导电薄膜材料。目前，石墨烯薄膜的应用主要集中在太阳能电池和显示器件中的实验研究，而诸如智能玻璃、电磁屏蔽等这些需求大面积制备的领域还是ITO和FTO占领着市场。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以实现大面积化和量产化。石墨烯优异的力学强度、良好的生物相容性及优异的存储性等势必会使其在如太空电梯、生物材料及新型存储器等方面展现出更加诱人的应用前景。
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