탄소 원자가 육각형 격자로 배열된 2차원 물질인 그래핀은 높은 전도성, 유연성, 강도, 열 전도성 등 독특한 특성으로 인해 다양한 응용 분야가 있습니다. 이러한 응용 분야는 크게 전자, 에너지 저장, 복합재, 바이오센싱/헬스케어 분야로 분류할 수 있습니다.
전자 제품: 그래핀의 높은 전자 이동도와 전도도는 전자 애플리케이션에 이상적인 소재입니다. CVD로 성장한 그래핀은 전도성 잉크와 포토닉 FPGA와 같은 첨단 컴퓨팅 솔루션에서 잠재적인 역할을 할 수 있어 이러한 용도에 특히 적합합니다. 그래핀 기반 광 변조기는 향후 6G 프로토콜에서도 중요하게 사용될 수 있습니다.
에너지 저장: 그래핀의 높은 표면적 대 부피 비율과 뛰어난 전도성은 배터리와 슈퍼커패시터에 유망한 소재입니다. 다른 소재보다 더 많은 에너지를 저장하고 더 빠르게 충전할 수 있어 잠재적으로 연료전지 기술에 혁신을 가져올 수 있습니다. 그래핀은 CVD 공정을 통해 다양한 소재에 증착하여 에너지 저장 능력을 향상시킬 수 있습니다. 또한 나노 전자 및 광전자 산업에서 사용하기 위해 육방정 질화 붕소(hBN) 및 전이 금속 디칼코게나이드(TMDC)와 통합되었습니다.
복합 재료: 주로 '하향식' 방식으로 생산되는 그래핀 분말과 나노 입자는 폴리머 복합재, 코팅 및 열 관리 시스템의 첨가제로 사용됩니다. 이러한 첨가제는 카본 블랙과 같은 기존 소재를 대체하거나 새로운 기능을 구현하여 복합재료의 특성을 크게 향상시킬 수 있습니다.
바이오센싱/헬스케어: 그래핀 바이오센서는 특히 현장진단(PoC) 애플리케이션에서 진단 디지털화를 위해 개발되고 있습니다. 이러한 센서는 그래핀의 전도성과 감도를 활용하여 생물학적 마커를 감지함으로써 잠재적으로 의료 진단을 혁신할 수 있습니다.
요약하자면, 그래핀의 뛰어난 특성 덕분에 그래핀은 다양한 분야에서 활용도가 높은 다목적 소재로 자리매김하고 있습니다. 그러나 그래핀이 널리 채택되기 위해서는 합리적인 비용으로 고품질 그래핀을 대량 생산해야 하는 과제가 남아 있습니다.
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