新材料之王：石墨烯

石墨烯，實(shí)際就是從石墨中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。鉛筆芯用的石墨就相當(dāng)于無(wú)數(shù)層石墨烯疊在一起。聽(tīng)起來(lái)稀松平常的石墨烯，卻有諸多獨(dú)一無(wú)二的特性。通俗來(lái)說(shuō)，目前自然界中，這東西最薄、最結(jié)實(shí)，導(dǎo)電性極好，在工業(yè)領(lǐng)域中幾乎無(wú)所不能。

它是全能王

石墨烯有多薄？它的厚度僅為普通紙張的十萬(wàn)分之一。石墨烯的發(fā)現(xiàn)者、2010年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)獲得者安德烈·海姆這樣描述石墨烯：可以被無(wú)限拉伸，彎曲到很大角度不斷裂，可以抵抗很高的壓力，同時(shí)還有著非同尋常的導(dǎo)熱性和導(dǎo)電性。

“石墨烯電阻率極低，電子能在其中極為高效地移動(dòng)，這使得石墨烯有非常好的導(dǎo)電性。”中國(guó)科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所研究員成會(huì)明說(shuō)，如果將石墨烯與電子元件、電子設(shè)備進(jìn)一步結(jié)合使用，可以增強(qiáng)儲(chǔ)電設(shè)備的儲(chǔ)電率，提高儲(chǔ)電性能。

雖然只有一個(gè)原子的厚度，但石墨烯卻是非常強(qiáng)韌的材料。通俗地講，它強(qiáng)過(guò)鉆石，“秒殺”鋼鐵。同時(shí)它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。如果用一個(gè)平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，可以承受1公斤的重物。

石墨烯還具有“針插不進(jìn)、水潑不進(jìn)”的零滲透特性。如果給船體涂上石墨烯涂層，就好像穿上防腐“鎧甲”；如果發(fā)生化學(xué)品火災(zāi)，一張石墨烯薄膜可以把火滅掉。

石墨烯的驚奇之處還遠(yuǎn)不止此。1克重的石墨烯展開(kāi)后面積為2630平方米！這么大的比表面積（1克固體擁有的總表面積），如果讓它擁有超強(qiáng)的吸附性便可以用于海水淡化、污水處理等領(lǐng)域。

為了研究石墨烯，科學(xué)家們歷經(jīng)艱辛。當(dāng)初在實(shí)驗(yàn)室獲得的石墨烯片價(jià)值超過(guò)最珍貴的鉆石。曾經(jīng)100平方納米的石墨烯，就要幾千歐元，肉眼都看不見(jiàn)。不過(guò)經(jīng)過(guò)不斷探索，制備石墨烯的新方法層出不窮，工業(yè)化生產(chǎn)石墨烯已經(jīng)成功。

接軌生活，希望無(wú)限

隨著科研發(fā)展，目前，石墨烯系列產(chǎn)品開(kāi)始走入百姓生活。石墨烯理療、保暖產(chǎn)品、led用高導(dǎo)熱石墨烯復(fù)合材料、石墨烯防彈材料等20余種石墨烯產(chǎn)品都已面世。

據(jù)了解利用石墨烯特性研發(fā)的新型防彈衣，防彈插板只需17毫米就能達(dá)到甚至超過(guò)傳統(tǒng)產(chǎn)品的防彈效果，重量還可減輕20%。

利用石墨烯良好的導(dǎo)電性、散熱性和材質(zhì)堅(jiān)固性，國(guó)內(nèi)已經(jīng)研發(fā)了石墨烯導(dǎo)靜電輪胎，可用于特種車輛和裝有易燃易爆等危險(xiǎn)品的車輛。導(dǎo)靜電輪胎可以避免普通輪胎與地面摩擦產(chǎn)生的靜電，從而避免裝有易爆品等危險(xiǎn)品的車輛發(fā)生爆炸。

在石墨烯的諸多應(yīng)用中，最受普通大眾關(guān)注和期待的，是它改變手機(jī)等電子設(shè)備產(chǎn)品功能的可能性。

智能手機(jī)剛出現(xiàn)的時(shí)候，長(zhǎng)時(shí)間通話、玩游戲，手機(jī)就會(huì)發(fā)燙。如今這一問(wèn)題基本解決——因?yàn)槭┎牧蠘O好的導(dǎo)熱性得到了應(yīng)用。近年來(lái)生產(chǎn)出石墨烯導(dǎo)熱材料的迅速被應(yīng)用在智能手機(jī)上，成為小米等手機(jī)的大客戶。

值得一提的是，中國(guó)科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院已成功制備出國(guó)內(nèi)首片15英寸單層石墨烯觸摸屏，并正在開(kāi)發(fā)系列基于石墨烯的柔性傳感器件。今后手機(jī)、電腦的顯示屏將超薄、超輕，可彎曲。

石墨烯另一個(gè)備受期待的貢獻(xiàn)就是改進(jìn)鋰電池性能。在鋰電池中加入石墨烯復(fù)合導(dǎo)電粉末，充電更快、容量更大、壽命更長(zhǎng)。這有望讓手機(jī)“秒沖”、電動(dòng)汽車告別幾小時(shí)充電成為現(xiàn)實(shí)。

未來(lái)，石墨烯將在航空航天、武器裝備、重大基礎(chǔ)設(shè)施，以及新能源、新能源汽車、節(jié)能環(huán)保、電子信息等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。而石墨烯薄膜、石墨烯功能纖維的穿戴產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，也讓這一新材料更好地服務(wù)民生。（編輯/有慶）