被称为未来材料之王石墨烯到底有多强

人類歷史上材料往往決定時代 青銅開啟了青銅時代 鋼鐵推動了工業革命 硅材料創造了信息時代 而現在一種只有一個原子厚度的材料 正在開啟新的材料革命 它就是石墨烯 被科學家稱為未來材料之王 石墨烯是一種由碳原子組成的二維材料 這些碳原子按照蜂窩狀的六邊形結構排列 形成一層極薄的晶體薄膜 它有多薄呢? 石墨烯只有一個原子層厚度 也就是說 它幾乎可以看作是一張 只有一個原子厚度的碳片 石墨烯的發現 被認為是材料科學領域的重要突破 2004年科學家通過實驗 首次成功分離出石墨烯 這一發現後來獲得了諾貝爾物理學獎 為什麼石墨烯會受到如此大的關注呢? 因為它擁有許多令人驚嘆的物理性能 首先是極高的強度 石墨烯的強度大約是鋼的200倍 同時它卻非常輕 其次是優異的導電性能 電子在石墨烯中的運動速度非常快 因此它被認為是 未來高速電子器件的重要材料 第三是極高的導熱能力 石墨烯的導熱性能 甚至超過了銅和銀 此外 石墨烯還具有良好的柔韌性 可以彎曲、折疊 卻不容易損壞 正是這些獨特的性質 使石墨烯成為 科學研究和產業發展的熱點材料 那麼 石墨烯是怎樣製造出來的呢? 目前 科學家已經發展出多種製備方法 最早的方法叫做機械玻璃法 簡單來說 就是從石墨中 一層一層的玻璃出 單層石墨烯 這種方法 可以得到質量非常高的石墨烯 但產量較低 主要用於實驗研究 第二種方法 是化學氣箱沉積法 在高溫條件下 讓含碳氣體 在金屬表面沉積生長 從而形成石墨烯薄膜 這種方法 適合大規模生產 是目前工業界 較為重要的製造技術之一 第三種方法 是氧化還原法 通過化學方法 將石墨氧化 再經過還原處理 得到石墨烯材料 這種方法 成本相對較低 適合大規模生產 石墨烯粉體材料 隨著技術進步 石墨烯的生產成本 正在不斷下降 目前 石墨烯已經在多個領域 開始應用 在電子領域 石墨烯被用於 柔性電子器件 高速晶體管 透明導電薄膜等 在能源領域 石墨烯可以用於 鋰電池和超級電容器 提高電池的充電速度 和儲能能力 在材料領域 石墨烯可以加入到 塑料 橡膠和金屬材料中 顯著提高材料的強度 和導電性能 在醫療領域 石墨烯也被研究用於 生物傳感器和藥物輸送系統 近年來 世界各國都在加大 對石墨烯技術的投入 許多研究機構 已經開發出 石墨烯導熱膜 石墨烯電池材料 以及石墨烯複合材料產品 一些電子產品中 已經開始使用 石墨烯散熱材料 可以說 石墨烯正在從實驗室 逐漸走向產業化 未來20年 石墨烯可能在多個領域 帶來新的技術革命 從柔性電子設備 到新型儲能電池 再到航空航天材料 石墨烯 很可能成為 下一代高性能材料的重要代表 MING PAO CANADA // MING PAO TORONTO