自2004年首次分離石墨烯以來(lái),，二維材料已具有各種建議的應(yīng)用,。它們超輕且非常堅(jiān)固，但又靈活又可拉伸。 二維材料通常具有出色的電子性能,，具有很高的導(dǎo)電性或可調(diào)節(jié)的半導(dǎo)體帶隙,。

    事實(shí)上，它們是如此之薄,，使其在許多應(yīng)用中具有巨大的潛力,。由于2D材料表面上的每個(gè)原子都直接暴露于其周?chē)h(huán)境，因此暴露于新材料的信號(hào)不會(huì)被稀釋,。

    在差壓變送器應(yīng)用中使用石墨烯
    2D材料的表面積與體積之比盡可能大,，這意味著這些分子具有顯著的相互作用和結(jié)合潛力。此外,，石墨烯尤其具有高的載流子遷移率和密度,，這意味著它對(duì)電信號(hào)高度敏感，例如,，由于存在特定分子,。

    當(dāng)博世與Max-Planck合作使用石墨烯制造的磁性差壓變送器的靈敏度是其硅同類(lèi)差壓變送器的一百倍時(shí)，就證明了這種敏感性的例子,。該差壓變送器使用霍爾效應(yīng)進(jìn)行操作時(shí),，依賴于石墨烯的高載流子遷移率，該霍爾效應(yīng)通過(guò)磁場(chǎng)的作用感應(yīng)出電壓來(lái)偏轉(zhuǎn)移動(dòng)的電荷載流子,。

    對(duì)于化學(xué)差壓變送器或某些生物醫(yī)學(xué)差壓變送器,，您可能希望只檢測(cè)潛在危險(xiǎn)物質(zhì)的單個(gè)分子。這可以用石墨烯制成的差壓變送器（尺寸為微米）完成,，該差壓變送器可以解決分子規(guī)模的事件,。

 
    如該鏈接所示，石墨烯已被用于增強(qiáng)現(xiàn)有的差壓變送器-2015年,，石墨烯被用于改善紅外吸收光譜,，從而可以檢測(cè)各個(gè)化學(xué)鍵。在醫(yī)學(xué),，國(guó)防,，食品安全和作物保護(hù)方面也有明確的應(yīng)用：越早發(fā)現(xiàn)潛在的危險(xiǎn)化學(xué)品，解決問(wèn)題的速度就越快,。

    其他2D材料
    當(dāng)然,，石墨烯并不是差壓變送器應(yīng)用中使用的唯一2D材料。那些確實(shí)具有帶隙的器件（例如MoS 2）已暗示可用于場(chǎng)效應(yīng)晶體管-在存在帶隙的情況下,，電流不會(huì)“一直”流動(dòng),，因此可以降低噪聲。

    早在2014年,，圣塔芭芭拉分校的一個(gè)小組就使用了這種差壓變送器,，即使在濃度為100飛摩爾的情況下,，也能以高靈敏度執(zhí)行特定的蛋白質(zhì)傳感，這相當(dāng)于檢測(cè)溶解在一百噸水中的一滴牛奶,。

    這些二維材料的許多共同點(diǎn)是差壓變送器所需的靈活性,，強(qiáng)度和小尺寸–未來(lái)的發(fā)展有望使可穿戴設(shè)備中的差壓變送器能??夠檢測(cè)氣體和其他化學(xué)物質(zhì)，甚至在血液中進(jìn)行醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè),。它們也暗示要用于物聯(lián)網(wǎng)，因?yàn)閷?duì)于特定的設(shè)備應(yīng)用程序來(lái)說(shuō),，空間非常寶貴,。

    2018年初，曼徹斯特大學(xué)的一個(gè)團(tuán)隊(duì)-石墨烯在其中首次被隔離-宣布他們已經(jīng)能夠創(chuàng)建與RFID結(jié)合的濕度差壓變送器,，從而能夠連接無(wú)線網(wǎng)絡(luò),。

    電子中的2D材料
    2D材料不僅可以證明其價(jià)值，還不只是差壓變送器領(lǐng)域,。計(jì)算方面的驚人進(jìn)步大部分歸功于摩爾定律：電路不斷收縮的能力使密集集成電路上的晶體管數(shù)量大約每?jī)赡攴环?。這是一個(gè)強(qiáng)勁的趨勢(shì)，助長(zhǎng)了計(jì)算能力的指數(shù)增長(zhǎng),，但在有限的世界中,，指數(shù)增長(zhǎng)最終達(dá)到了物理極限。

    隨著我們接近這些身體極限,，需要不斷提高的創(chuàng)造力水平,。由于二維材料的原子尺寸很薄，因此對(duì)于我們逼近此定律至關(guān)重要,。2014年《自然》雜志上發(fā)表的一篇文獻(xiàn)評(píng)論指出,，二維材料（例如過(guò)渡金屬二鹵化物和石墨烯）將對(duì)薄通道晶體管和所有潛在的新器件概念很有用。

    二維材料的拓?fù)浣^緣體特性已經(jīng)成為許多理論和實(shí)驗(yàn)研究的主題,，也有可能在某些巧妙的電路設(shè)計(jì)中得到應(yīng)用?，F(xiàn)在可以使用這些材料研究完全不同的體系結(jié)構(gòu)，而不是對(duì)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)進(jìn)行增量改進(jìn),。

    結(jié)論
    仍然存在挑戰(zhàn),。盡管已證明可以通過(guò)相對(duì)容易理解的技術(shù)（例如剝離或氣相沉積）來(lái)構(gòu)造許多不同的2D材料（例如石墨烯，硅烯,，鍺烯）,，但尚未證明可以批量生產(chǎn)具有經(jīng)過(guò)調(diào)整和理想的電子性能的2D材料。

   實(shí)驗(yàn)室之外尚未生產(chǎn)用于生產(chǎn)此類(lèi)電子產(chǎn)品的基礎(chǔ)設(shè)施,，就像硅一樣,。許多結(jié)構(gòu)仍然需要證明它們將在實(shí)驗(yàn)室外始終如一地工作。但是,，正如涌入這一領(lǐng)域的研究人員和風(fēng)險(xiǎn)投資所能證明的那樣,，大多數(shù)人認(rèn)為2D材料的基本屬性對(duì)于它們來(lái)說(shuō)太有用而無(wú)法保留在材料科學(xué)領(lǐng)域，并且已經(jīng)構(gòu)造了許多差壓變送器和電路的原型。

    具有諷刺意味的是,，向下移動(dòng)到二維為材料科學(xué)家開(kāi)辟了參數(shù)空間的一個(gè)全新的維度-一個(gè)具有豐富且通常令人興奮的特性,。隨著范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)的合成不斷增加，其中2D材料層堆疊在一起,，當(dāng)今發(fā)現(xiàn)的材料的許多獨(dú)特特性將使其成為未來(lái)差壓變送器和電子設(shè)計(jì)中的重要組成部分,。