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“奇迹材料”石墨烯:未来电子行业的救命稻草

OFweek电子工程网综合报道:石墨烯(Graphene)是由单层碳原子构成的六角形,呈蜂窝晶格的一层透明薄膜,是世界上为数不多同时具备“透明、导电和柔性”三大属性的材料,这三种属性很少能在同一个材料上出现,因此它又被称为“奇迹材料”。十年前,石墨烯还不太为人所知,如今,它的巨大潜力引发了无限的遐想。

我们在日常生活中常常会用到石墨,例如铅笔芯;然而,从中分离出来的石墨烯,却像是科幻电影里取出来的那般神奇。这项从铅笔芯中得来的发现,为它的发现者带来了诺贝尔物理学奖,而按照《纽约时报》的说法,石墨烯“具备颠覆当前所有电子设备的潜质,是材料的未来和电子行业的救命稻草”。

透明胶带粘出的发现

2004年,物理学家安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫正在一张涂满铅笔笔迹的纸上,用透明胶带粘来粘去。

这两个人偶然意识到,他们可以强行将性状类似铅笔芯的石墨分离成较小的碎片,从碎片中剥离出较薄的石墨薄片,然后利用普通胶带粘住薄片的两侧,撕开胶带,在不断重复这一过程中得到越来越薄的石墨薄片,最后制成由一层碳原子构成的石墨烯。

靠这种“粘取”,他们剥离出了石墨烯,随后发现,石墨烯原子所独具的、像一张铁丝网似的六角形阵列排列方式,有潜力成为新型材料。它由碳原子以特殊结构排列而成,比其他任何材料都具备更好的导热、导电特性。更令人称奇的是,它不仅是世界上最硬的材料,而且柔韧性也最强。

“石墨烯是世界上为数不多同时具备透明、导电和柔性三大属性的材料。”有专家宣称,“这三种属性很少能在同一个材料上出现。”厚度只有一层碳原子的石墨烯因此被称为“奇迹材料”。

2010年,诺贝尔物理学奖的至高荣誉由安德烈·海姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,因“研究二维材料石墨烯的开创性实验”而共享。评审委员会认为,它“有望帮助物理学家在量子物理学研究领域取得新突破”。

石墨烯能做什么?

虽然石墨烯早在10年前就被发现,然而它在2010年两位研究者获得诺贝尔物理学奖后,才真正获得关注,研究人员和大公司开始集中精力研究如何商业化生产石墨烯,与石墨烯相关的应用性研究已初现成果。

物理学家和研究人员表示,由于石墨烯可以让电子产品的屏幕更清晰且具备柔性特质,这些产品将比以往采用硅材料的设备更薄、更快、更便宜。另外,续航时间长的电池也可具备防水性能。

2011年,美国西北大学的研究人员以石墨烯和硅为原料制造电池,该大学表示这种电池可以让手机“电池用上一周,每次充电只需15分钟”。

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