生而不凡的“黑金”

              发布时间:2018-04-17



2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功从石墨中分离出石墨烯,两人因此获得2010年诺贝尔物理学奖。

 

分离出石墨烯就能拿诺贝尔奖,那石墨烯是什么呢?石墨烯是最薄的材料,也是最强韧的材料,断裂强度比最好的钢材还要高200倍。它有很好的弹性,拉伸幅度能达自身的20%左右。石墨烯非常致密,即使是最小的气体分子也无法穿透。

那石墨烯是哪里来的呢?

其实,石墨烯本身就存在于自然界中,只是难以剥离出单层结构。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。2004年,英国曼彻斯特大学的两位科学家安德烈·盖姆和克斯特亚·诺沃肖洛夫发现他们能用一种非常简单的方法得到越来越薄的石墨薄片。他们从热解石墨中剥离出石墨片,然后将薄片的两面粘在一种特殊的胶带上,撕开胶带,就能把石墨片一分为二。不断地这样操作,于是薄片越来越薄,最后,他们得到了仅由一层碳原子构成的薄片,这就是石墨烯。

随着科研的深入开展,制备石墨烯的新方法层出不穷。经过5年的发展,人们发现,将石墨烯带入工业化生产的领域已为时不远了。它非常适合作为透明电子产品的原料,如透明的触摸显示屏、发光板和太阳能电池板。

新能源电池是石墨烯最早商用的一大重要领域。石墨烯还在航天军工领域的应用优势也是极为突出的。石墨烯被誉为“黑金”,有科学家预言石墨烯将彻底改变21世纪。

在消费电子展上,可弯曲屏幕备受瞩目,成为未来移动设备显示屏的发展趋势。作为基础材料的石墨烯前景也被看好。2016427日,全球首款石墨烯电子纸在广州问世,这一技术将电子纸的性能提升到一个新的高度,也为石墨烯的产业化开创了一个全新的空间,标志着我国在石墨烯应用上已经走在了世界的前沿。

中国在石墨烯研究上也具有独特优势。作为石墨烯生产原料的石墨,在我国储能丰富,价格低廉。批量化生产和大尺寸生产是阻碍石墨烯大规模商用的最主要因素,而我国科学家 已成功突破两大难题。201512月,京津冀石墨烯产业发展联盟在京成立,未来将形成以河北唐山为中心,跨越京津冀等地区的石墨烯产业集群,形成京津冀战略性新兴产业高地。

石墨烯作为目前发现的最薄、强度最大、导电导热性能最强的一种新型纳米材料,有专家称:石墨烯有可能彻底改变数量庞大的各种应用,从智能手机和超高速宽带到药物输送和计算机芯片,这极有可能掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革命。

来源:科普中国

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