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石墨烯是世界上最薄最“快”的纳米材料 石墨烯 真神奇
2017年12月01日 10:21 来源:《人民日报》 作者:余建斌 字号

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  日前,在深圳举办的第十九届中国国际高新技术成果交易会上,石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的关注,成为这个国内最大规模、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些神奇之处,能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。

  

  人类正行进在以硅为主要物质载体的信息时代,下一个量子时代,石墨烯很可能崭露头角

  和金刚石一样,石墨是碳元素的一种存在形式。有趣的是,由于原子结构不同,金刚石是地球上自然界最坚硬的东西,石墨则成了最软的矿物之一,常做成石墨棒和铅笔芯。

  科学家介绍说,石墨烯是从石墨材料中剥离出来,只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形排列的平面晶体。通俗地讲,石墨烯就是单层石墨。一块厚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好多层石墨烯。

  这种只有一个原子厚度的二维材料,一直被认为是假设性的结构,无法单独稳定存在。直至2004年,两位英国科学家成功地从石墨中分离出石墨烯,证实了其可以单独存在,并因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。

  据中国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路重点实验室主任高涛博士介绍,石墨烯独特的结构让它具有更导电、更传热、更坚硬、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的性能。轻薄、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们很多想象空间。

  石墨烯的特点首先是薄,堪称目前世界上最薄的材料,只有一个原子那么厚,约0.3纳米,是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此同时,石墨烯比金刚石更硬,透光率高达97.7%,是世界上最坚硬又最薄的纳米材料。

  同时,它又能导电。石墨烯的电子运行速度达1000千米/秒,是光速的1/300,非常适合制造下一代超高频电子器件。石墨烯还是传导热量的高手,比最能导热的银还要强10倍。

  石墨烯的特性,也表现得很“好玩”。比如当一滴水在石墨烯表面滚动时,石墨烯能敏锐地“觉察”到细微的运动,并产生持续的电流。这种特性给科学家提供了一种新思路——从水的流动中获取电能。比如,在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电,或者可以做成灵敏的传感器件等。

  “人类经历了石器、陶器、铜器、铁器时代,正行进在以硅为主要物质载体的信息时代;而下一个量子时代哪种材料将崭露头角呢?很可能是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高超说。

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