石墨烯手表对人体的危害?

造石墨烯手表的初衷是什么?对人体有什么好处

很高兴能为你解答这个问题,

关于石墨烯我想从以下几个方面来进行解读:

1、概念: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。英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用微机械剥离法成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯常见的粉体生产的方法为机械剥离法、氧化还原法、SiC外延生长法,薄膜生产方法为化学气相沉积法(CVD)。

2、主要应用:

传感器

红外光束激发等离子体石墨烯传感器示意图

石墨烯可以做成化学传感器,这个过程主要是通过石墨烯的表面吸附性能来完成的,根据部分学者的研究可知,石墨烯化学探测器的灵敏度可以与单分子检测的极限相比拟。石墨烯独特的二维结构使它对周围的环境非常敏感。 石墨烯是电化学生物传感器的理想材料,石墨烯制成的传感器在医学上检测多巴胺、葡萄糖等具有良好的灵敏性。 

晶体管

石墨烯可以用来制作晶体管,由于石墨烯结构的高度稳定性,这种晶体管在接近单个原子的尺度上依然能稳定地工作。相比之下,目前以硅为材料的晶体管在10纳米左右的尺度上就会失去稳定性;石墨烯中电子对外场的反应速度超快这一特点,又使得由它制成的晶体管可以达到极高的工作频率。例如IBM公司在2010年2月就已宣布将石墨烯晶体管的工作频率提高到了100GHz,超过同等尺度的硅晶体管。 

柔性显示屏

柔性显示屏

消费电子展上可弯曲屏幕备受瞩目,成为未来移动设备显示屏的发展趋势。柔性显示未来市场广阔,作为基础材料的石墨烯前景也被看好。韩国研究人员首次制造出了由多层石墨烯和玻璃纤维聚酯片基底组成的柔性透明显示屏。韩国三星公司和成均馆大学的研究人员在一个63厘米宽的柔性透明玻璃纤维聚酯板上,制造出了一块电视机大小的纯石墨烯。他们表示,这是迄今为止“块头”最大的石墨烯块。随后,他们用该石墨烯块制造出了一块柔性触摸屏。研究人员表示,从理论上来讲,人们可以卷起智能手机,然后像铅笔一样将其别在耳后。 

新能源电池

石墨烯基超级电容器结构与不同电压下的石墨烯理论能量密度

新能源电池也是石墨烯最早商用的一大重要领域。美国麻省理工学院已成功研制出表面附有石墨烯纳米涂层的柔性光伏电池板,可极大降低制造透明可变形太阳能电池的成本,这种电池有可能在夜视镜、相机等小型数码设备中应用。另外,石墨烯超级电池的成功研发,也解决了新能源汽车电池的容量不足以及充电时间长的问题,极大加速了新能源电池产业的发展。这一系列的研究成果为石墨烯在新能源电池行业的应用铺就了道路。

海水淡化

储氢材料

石墨烯过滤器比其他海水淡化技术要使用的多。水环境中的氧化石墨烯薄膜与水亲密接触后,可形成约0.9纳米宽的通道,小于这一尺寸的离子或分子可以快速通过。通过机械手段进一步压缩石墨烯薄膜中的毛细通道尺寸,控制孔径大小,能高效过滤海水中的盐份。

储氢材料

石墨烯具有质量轻、高化学稳定性和高比表面积等优点,使之成为储氢材料的最佳候选者。 

航空航天

由于高导电性、高强度、超轻薄等特性,石墨烯在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。2014年,美国NASA开发出应用于航天领域的石墨烯传感器,就能很好的对地球高空大气层的微量元素、航天器上的结构性缺陷等进行检测。而石墨烯在超轻型飞机材料等潜在应用上也将发挥更重要的作用。 

感光元件

以石墨烯作为感光元件材质的新型感光元件,可望透过特殊结构,让感光能力比现有CMOS或CCD提高上千倍,而且损耗的能源也仅需原本10%。可应用在监视器与卫星成像领域中,可以应用于照相机、智能手机等。

复合材料

复合材料

基于石墨烯的复合材料是石墨烯应用领域中的重要研究方向,其在能量储存、液晶器件、电子器件、生物材料、传感材料和催化剂载体等领域展现出了优良性能,具有广阔的应用前景。目前石墨烯复合材料的研究主要集中在石墨烯聚合物复合材料和石墨烯基无机纳米复合材料上,而随着对石墨烯研究的深入,石墨烯增强体在块体金属基复合材料中的应用也越来越受到人们的重视。石墨烯制成的多功能聚合物复合材料、高强度多孔陶瓷材料,增强了复合材料的许多特殊性能。

生物

石墨烯被用来加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化,同时也被用来制造碳化硅上外延石墨烯的生物传感器。同时石墨烯可以作为一个神经接口电极,而不会改变或破坏性能,如信号强度或疤痕组织的形成。由于具有柔韧性、生物相容性和导电性等特性,石墨烯电极在体内比钨或硅电极稳定得多。 石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长十分有效,而且不会伤害到人体细胞。

3、关于石墨烯对人体的影响:

(1、优点)石墨烯氧化物对于抑制大肠杆菌的生长超级有效,而且不会伤害到人体细胞。

(2、潜在危害)

近来最新的两项研究似乎对石墨烯而言不是很好的消息。其一,布朗大学的生物学者、工程师和材料科学家团队检测了这种材料对于人体细胞的潜在毒性。他们发现石墨烯纳米粒子的锯齿边缘非常锋利和强劲,能够轻易穿刺入人类皮肤以及免疫细胞的细胞膜,就像上图展示的那样,可见石墨烯确实对人类和其他动物都存在潜在的严重危害。

  这项研究的作者之一,同时也是工程学教授的Robert Hurt就说:“这些材料可被无意吸入,或者故意注入以及作为新型生物医学技术的组件植入人体,所以我们需要了解它们在体内和细胞会产生怎样的互动。”

  另外一项研究则由加利福尼亚大学的研究团队发起。伯恩斯工程学院(Bourns College of Engineering)在研究中发现氧化石墨烯纳米粒子如果找到进入地表或地下水资源的方式,就能够对环境产生影响。团队研究了含绝少有机物的地下水资源,这些水的硬度偏高,氧化石墨烯纳米粒子在这样的环境下会变得不稳定形成沉淀。

4、总结:石墨烯对人体的危害是制程所产生的副产品比石墨烯本身对环境的伤害更严重,其次,呼吸道吸入千燥粉末也容易造成呼吸道慢性病的可能性高。

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第1个回答  2022-01-18

石墨烯本身就是碳材料,碳就是我们生活周遭最普遍的材料,本身对人体并无伤害。

实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

研究历史

实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。

2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃消洛夫(Konstantin Novoselov)发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从高定向热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。

第2个回答  2022-01-18
石墨烯本身是无毒的,但是石墨烯中的杂质以及制造过程产生的其他物质是有害的。它是碳原子有序排列的单层纯净物,是已知材料中最薄的一种,它存在于自然界,但是很难剥离出单层结构。

石墨烯本身就是碳材料,它的化学性质和石墨很像。石墨烯在制程中会产生一些问题,由化学或者机械剥离方式分离碳薄层,会形成吸入暴露的干燥粉末。小块的锋利的石墨烯很容易被分解,与人类的细胞接触会切开它导致被吸收,从而无法排除体外比较严重。

石墨烯在制造的过程中产生的其他产品对环境的伤害很严重,这种物质不小心流入湖中或者河中,就会对动植物以及人类造成危害。

石墨和石墨烯广泛应用于电池电极材料以及半导体器件等方面。因为它的高导电、高强度以及超轻薄等特性,因此它在航天军工方面的优势是很突出的。石墨烯在生物方面也有很大助力,可以用来加速人类骨髓间充质干细胞的成骨分化,石墨烯的氧化物还可以有效抑制大肠杆菌的生长,并且对人体细胞不会有损害。本回答被网友采纳
第3个回答  2022-01-18
世界上最轻的机械式计时表在瑞士日内瓦揭幕,展示了石墨烯复合材料的创新发展,现在这个项目背后的研究已经发表。这款独特的精密工程手表是曼彻斯特大学、理查德·米勒手表和迈凯轮应用技术公司合作的结果。目前没有什么危害
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