グラフェンは、炭素原子が六角形格子に配列した二次元材料である。
そのユニークな特性により、幅広い用途が期待されている。
その特性とは、高い導電性、柔軟性、強度、熱伝導性などである。
グラフェンの用途は、エレクトロニクス、エネルギー貯蔵、複合材料、バイオセンシング／ヘルスケアに大別される。
探索された5つの主要分野
1.エレクトロニクス
グラフェンの高い電子移動度と導電性は、エレクトロニクス用途に理想的な材料である。
CVD成長グラフェンは、こうした用途に特に適している。
グラフェンは、導電性インクやフォトニックFPGAのような高度なコンピューティング・ソリューションに応用できる可能性を秘めている。
また、グラフェンを用いた光変調器は、将来の6Gプロトコルにおいても重要な役割を果たす可能性がある。
2.エネルギー貯蔵
グラフェンの高い表面積／体積比と優れた導電性は、バッテリーやスーパーキャパシターの材料として有望である。
グラフェンは他の材料よりも多くのエネルギーを貯蔵でき、充電速度も速い。
これは燃料電池技術に革命をもたらす可能性がある。
グラフェンは、CVDプロセスを用いてさまざまな材料に蒸着させることができ、エネルギー貯蔵能力を高めることができる。
グラフェンはまた、六方晶窒化ホウ素（hBN）や遷移金属ダイカルコゲナイド（TMDCs）と統合され、ナノエレクトロニクスやオプトエレクトロニクス産業で使用されている。
3.複合材料
主に「トップダウン」法によって製造されるグラフェン粉末やナノ粒子は、ポリマー複合材料、コーティング、熱管理システムの添加剤として使用される。
これらの添加剤は、カーボンブラックのような従来の材料を置き換えたり、新たな機能性を実現したりすることができる。
これらは複合材料の特性を著しく向上させる。
4.バイオセンシング／ヘルスケア
グラフェン・バイオセンサーは、診断のデジタル化、特にポイントオブケア（PoC）アプリケーション向けに開発されている。
これらのセンサーは、グラフェンの導電性と感度を利用して生物学的マーカーを検出する。
これらのセンサーは、ヘルスケア診断に変革をもたらす可能性を秘めている。
5.課題と将来展望
まとめると、グラフェンはその卓越した特性から、インパクトの大きい複数の分野に応用できる万能材料である。
しかし、高品質のグラフェンを合理的なコストで大量生産するには課題が残る。
これはグラフェンの普及にとって極めて重要である。
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