实验室前沿二维材料的前瞻性应用：综述
前言
二维材料是指厚度只有几个原子层的材料，具有独特的电子、光学、热学和力学性质，因此具有广泛的应用前景
二维材料在学术和工业场景中的应用
能量转换、储存和热电性能
由于二维材料在多个行业的潜在用途，包括光电子学、自旋电子学、传感器、热电学、光电学、超导体、能量存储和拓扑绝缘体设备，因此最近对二维材料的研究受到关注。
由于其有趣的物理化学特性以及在光电子学、半导体技术、储能、电池电极、超导性、电催化、热电和气体传感方面的潜在应用，二维金属硫族化物在研究中受到了极大的关注。由于其卓越的半导体特性和不寻常的厚度，二维层状材料表现出特殊的物理和化学特性。
在这方面，二维压电纳米材料超薄的几何形状、出色的机电响应能力等鲜明的物理特性使其极具吸引力。压电是非中心对称材料响应从外部施加的机械应力而产生极化电荷的能力。此外，它们有望成为未来纳米机械系统、自适应纳米电子学/光电子学和智能机器人的创造性设计和进步的有力竞争者和平台
使用二维材料进行涂层和绘画
作为一种可润湿的墨水或涂料，大多数二维材料在涂料和绘画领域得到了更广泛的关注，因为它可以在各种基材上印刷、铅笔或涂层以用于高级应用。但涂层二维材料以及层状材料的导电性能尚不清楚。
关于基于二维材料的二元杂化聚合物材料的涂层和涂装应用已有多篇报道，但二维材料在涂层应用中的确切作用应从阻隔性能、功能防腐行为和多包合装等不同方面进行分析，一种协同作用，通常，二维材料是通过剥离或基于溶液的方法制备的，最后，纳米粒子悬浮在溶剂或溶剂混合物中，可进一步用作可印刷或可涂层油墨
防腐性能
由于它对环境造成的破坏和相关的经济损失，金属生锈被视为一个严重的问题。因此，由于有机涂层的物理阻隔性能，提高耐腐蚀性能对于延长金属的使用寿命尤为重要。然而，一些用作溶剂的挥发性有机化合物可能对人类健康和环境有害。为了提高有机涂层的性能，二维材料如氮化硼，过渡金属碳化物/氮化物和石墨烯用作纳米填料。这些材料的高度有序的二维结构通过为渗透水创建曲折路径，起到防止涂层缺陷的作用
二维材料的超疏水行为
超疏水材料在本世纪因其在众多行业中的前沿应用而受到更多关注。
无论物理化学特性如何，二维材料都能够显示出先进的疏水特性。
大自然历来是科学灵感的源泉，荷叶上的水滴已成为接触角 >150°的天然超疏水性的重要例证。
通常，表面的润湿性主要由基材的组成和形态决定。如果表面粗糙度高且表面张力较低，则该材料被称为超疏水性。
表面工程石墨烯及其各种形式的超疏水涂层的潜力仍处于起步阶段，这一研究领域正在迅速发展。
由于 Covid-19 大流行，具有高抗菌和杀病毒质量的超疏水可重复使用和可回收面膜至关重要。
碳纳米管 森林颗粒在 3D 石墨烯杂化物上产生的纳米粗糙度表现出优于2D石墨烯的出色超疏水行为。
二维材料的光电应用
石墨烯是一种具有零带隙的特殊物质，具有广泛的光学应用。石墨烯及其相关材料能够表现出从太赫兹到紫外光谱区域的宽带响应。半导体通常在光谱的可见光部分具有强烈的光学响应，而石墨烯在光谱的红外部分有应用。
由于其光电应用，研究了单层石墨烯的电调制行为和切换吸收行为的能力。超材料中的磁偶极子共振可以导致近红外区域的宽带吸收增强。由石墨烯制成的光电探测器能够显示表面等离子体共振和法布里-珀罗共振，从而确保吸收的宽带。
建筑中的复合材料
通过更新现有材料和技术来满足建筑行业不断增长的需求。目前使用的建筑水泥面临一些限制，例如需要维修，从而增加了整体建筑成本。为了克服当前材料耐用性差的问题，人们广泛开发了新材料。
二维材料不仅有可能克服耐久性，还能增加水泥的强度，从而提供更坚固的结构。二维材料还被用于开发具有隔热、隔音、防火等特性的特种建筑材料，因为它们具有高强度、大表面积、超薄片材结构等合适的特性。
特殊性能和仿生学
由于分层结构表面，天然材料的特性已被模仿以开发具有优异特性的表面。具有超疏水、防污、干粘、抗反射、超润滑等性能。
可掺入涂料和复合材料中以合成建筑材料，由于固有的层次结构，它们具有仿生此类特性的能力。耐磨性和柔韧性是在航空航天、汽车零部件、风力涡轮机、生物医学设备等恶劣条件下开发耐用材料的重要特性。
结论
二维材料在能量收集、涂料、生物医学、建筑和汽车领域的最新进展。如前所述，二维材料在日常领域有无数扩展的机会。正如论文中强调的那样，大表面积、亲水性和层次结构等结构特性使二维材料能够与金属、陶瓷、聚合物等结合，从而提高其产品价值。
适当的功能化可以导致开发具有摩擦学特性的产品。尽管前景广阔，但对二维材料的研究取得了丰硕成果，仍处于起步阶段。
