
石墨烯其貌不揚,其微片看上去就好像是棉花一樣的黑色絮狀物,可它為什么如此受追捧?答案其實并不復雜。因為它太輕薄了,只有一個原子厚度,卻又非常堅硬。除此之外,它還擁有優秀的導熱性、極低的電阻率。在輕薄堅固的同時,它還幾乎是完全透明的。這些特性讓研究者們能夠創造出無限的可能性,無怪乎石墨烯橫空出世之時業界震驚。
在 2004 年以前,科學界一直認為石墨烯只是一種假想結構,不可能穩定單獨存在,直至英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫從石墨中分離出了它。兩人因此在 2010 年獲得了諾貝爾物理學獎。
明星真面目
石墨烯(Graphene)之所以如此優秀,因為它是一種由碳原子構成的二維材料,呈單層片狀結構,意味著它只有一個碳原子厚度,可謂極致輕薄。因為它幾乎可以被看作是二維的鉆石,所以堅固無比也是理所當然的了 —— 它也的確是目前最堅硬的納米材料,畢竟其二維蜂窩晶格結構的鍵強度上是很大的。
石墨烯特有的蜂窩晶格結構使其具備很好的導熱性,因為當受到外力時,變形的是整個碳原子面,使得碳原子無需重新排列以適應外力,這讓它結構更穩定。此外也正由于其獨特的結構,電子在其中的移動不會出現散射,也很難受到干擾。
值得一提的是,石墨烯幾乎是完全透明的,這可以讓人們充分發掘它的可能性,比如說我們用的智能手機的屏幕。
總的來說,石墨烯的轟動,是因為它創造了諸多紀錄,石墨烯一系列神秘的特殊性讓人們對它的應用充滿幻想。那么,科學家現在又發掘出了它的什么用法呢?
一秒一部高清電影
現在電影和游戲都將進入 4K 時代,龐大的文件體積讓“小水管”們不堪重負,石墨烯很可能就是未來的救星。
科學家們發現,石墨烯調制器比銅導線的傳導速度要快千倍,10 個調制器放在一起速度將達到百萬兆。而且其體積極小,僅有頭發絲的四百分之一細,隨便放在主板上的任何地方都行。
石墨烯高速、對熱又不敏感,它解決了業界長期未能解決的問題。
手機充電不再苦苦守候
現在智能手機的耗電量有目共睹,如果著急的話,充電的過程真是煎熬,還好石墨烯能救。
正如上文所說,石墨烯導電性能非常優秀,這使得它可以加快電池的充放電速度。如果是手機的話,可能充電過程不到一分鐘就結束了。另外它的高比表面積結構還能夠增加儲電容量。
值得一提的是,由于其體積小,未來的手機在重量和厚度上肯定會有進一步的縮減。
不只是智能手機,石墨烯的應用很可能將帶來電動汽車技術的進一步發展。有了大容量高充電速度的汽車,消費者們購買時就將不會再猶豫。
