石墨烯為甚麼被譽為“21世紀新材料之王”

想拿個諾貝爾物理學獎有多簡單,拿個透明膠帶,在石墨上,粘了撕撕了粘,就能去瑞典發表獲獎感言了。 英國的兩位教授就是通過膠帶粘石墨,然後扯出來了石墨烯,石墨烯被譽爲新材料之王。 我們常用的鉛筆裏面的筆芯就是石墨,石墨被剝離到只有單層結構時,就是石墨烯。 石墨烯成蜂窩狀晶格結構排列,只由一層原子組成,是有史以來最薄淡最堅硬的材料。 厚度只有0.33納米,一張紙的厚度約爲0.1毫米,想要得到跟這張紙一樣厚度的石墨烯,需要30萬層石墨烯疊加在一起。 另外石墨烯非常的輕,每平方米只有0.77毫克,一張覆蓋整個足球場面積的石墨烯的重量不到一克。 它的抗拉強度爲130GPa,比結構剛強約200倍,同時石墨烯也非常柔韌,可以拉伸到初始尺寸的20%而不會破裂。 碳原子都無法穿過石墨烯層,這使得石墨烯對大多數氣體和液體都高度不滲透。 石墨烯也是一種優良的導電體,它的電阻比銅還要低35%,此外石墨烯也是一種比銅更好的熱導體,在室溫下的導熱性幾乎是銅的5倍,並且石墨烯還有97.3%的透光率。 石墨烯這些強悍的機械性能,加上它的輕薄,使得石墨烯非常適合製作複合材料。 大到像跑車,飛機,宇宙飛船,小到像羽毛球拍,滑雪板,自行車輪轂和車架,運動眼鏡以及防彈背心,都有石墨烯材料的身影。 另外由於石墨烯極薄,電子可以光速穿過它,通過取代硅基金體管,計算機有可能將速度提高數千倍。 也使得石墨烯成爲計算機器件散熱的一個很好選擇。 iPhone的納米外殼,使用了石墨烯薄膜,能迅速散發手機內部多餘的熱量。 國內的華爲手機也使用了這項技術,石墨烯也使得在柔性塑料上製造電路成爲可能。 另外在新能源領域,石墨烯也能大展身手,想要得到石墨烯也不是很困難。 用膠帶粘在鉛筆的石墨筆芯上,然後撕開,就能得到多層石墨,經過無數次的重複操作,就能最終得到只包含一層原子的石墨烯。 這種生產石墨烯的方法比較粗糙,被稱爲機械玻璃,只適合在實驗室中生產石墨烯樣品,並不能在工業製造中大規模生產。 但是一種叫做化學氣象沉積的方法,可以生產出大量的石墨烯,將氣體如假丸,放入一個封閉的容器,在機底上加熱,就能形成一層石墨烯。 還有一種方式是通過較熱閃蒸技術,電容器組在高壓下放電,在不到100毫秒的時間內,能將含碳的物質溫度升高到2700多攝氏度,這種方式可以生產出高質量的石墨烯。 想要規模化生產還需要做出很大的努力。