石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單層片狀結(jié)構(gòu)的新材料,它只有一個(gè)碳原子那么厚,是已知、能看得見(jiàn)的最薄納米級(jí)材料。這種特殊結(jié)構(gòu)讓它從被發(fā)現(xiàn)之初,就獲得多個(gè)世界之最:有史以來(lái)最結(jié)實(shí)的材料,其強(qiáng)度是鋼的100多倍;電子傳導(dǎo)率最快的材料,比硅材料快140倍;它還是最輕的固體物質(zhì)、室溫下導(dǎo)電性能最好的材料、具有97.7%的透光率……各國(guó)科學(xué)家競(jìng)相投入對(duì)這種新材料的研發(fā)中,認(rèn)為它將“顛覆世界電子行業(yè)的未來(lái)”。僅今年5月,就有新加坡南洋理工大學(xué)宣布研制出光感提高1000倍的石墨烯圖像傳感器;英國(guó)利物浦大學(xué)研制的石墨烯新材料有望取代由硅制成的晶體管……蘋果、三星等公司正試圖利用石墨烯材料的導(dǎo)電和透明特性,制造像一張紙那么薄的透明手機(jī),而且還不怕彎曲。利用它能制造出大容量電池,一次充電足以讓汽車行駛數(shù)百上千公里。
航材院研究人員告訴《環(huán)球時(shí)報(bào)》記者,盡管當(dāng)前石墨烯的研究成果很多,但目前主要還停留在實(shí)驗(yàn)室階段,距離工業(yè)化生產(chǎn)仍有相當(dāng)距離。造成這種局面的很大原因是石墨烯的價(jià)格太貴,是等重黃金的15倍,因此又被稱為“黑黃金”。航材院如今已經(jīng)掌握了批量生產(chǎn)大尺寸、高質(zhì)量石墨烯薄膜和高性能石墨烯粉末的技術(shù),為石墨烯的大規(guī)模應(yīng)用打下基礎(chǔ)。
除了制造電子設(shè)備外,石墨烯的高強(qiáng)度、高韌性也為材料學(xué)帶來(lái)新變革,這對(duì)于“盡力減少每一克重量”的飛機(jī)制造業(yè)來(lái)說(shuō)尤其重要。航材院利用鋁合金粉和石墨烯粉以一定比例混合后制造出的“烯合金”,其屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度分別提高58%和25%,在世界上首創(chuàng)利用石墨烯制造高端合金材料的新途徑。據(jù)介紹,該研究團(tuán)隊(duì)下一步還將利用石墨烯提高鈦合金等金屬的性能,有望給飛機(jī)材料帶來(lái)新的變革。
據(jù)《紐約時(shí)報(bào)》報(bào)道,石墨烯是一種神奇的材料,它具備顛覆當(dāng)前所有電子設(shè)備的潛質(zhì),是“材料的未來(lái)和電子行業(yè)的救命稻草”。報(bào)道稱,石墨烯是目前已知的硬度最高、最薄的材料。它由碳原子以特殊結(jié)構(gòu)排列而成,比其他任何材料都具備更好的導(dǎo)熱、導(dǎo)電特性。更令人稱奇的是,它不僅是世界上最硬的材料,而且柔韌性也最強(qiáng)。厚度只有一層碳原子的石墨烯被稱為“奇跡材料”。
什么是石墨烯?
石墨烯可以變革電子行業(yè),催生靈活多變的設(shè)備、超動(dòng)力的量子計(jì)算機(jī)、電子服裝及可與身體細(xì)胞交流的計(jì)算機(jī)。
雖然石墨烯早在10年前就被發(fā)現(xiàn),然而它在2010年才真正獲得關(guān)注。兩名曼徹斯特大學(xué)的物理學(xué)家因石墨烯實(shí)驗(yàn)而獲得諾貝爾獎(jiǎng)。最近,研究人員集中精力研究如何商業(yè)化生產(chǎn)石墨烯。