石墨烯防彈衣：強度是凱夫拉的2倍？

軍事強國近年來紛紛用石墨烯代替凱夫拉、芳綸等材質，著手打造新型鎧甲防護裝具。該物質廣泛應用於電池製造、醫學掃描設備、光電探測等領域。實驗數據顯示，石墨烯可迅速分散衝擊力，並能中斷通過材料的外展波，承受衝擊的性能遠勝鋼鐵和凱夫拉等材質。而目前中國已經突破了石墨烯製備技術，可以在一小時內製備單層石墨烯。

據外媒《技術時報》（TechTimes）報道，研究石墨烯防彈衣的科學家表示，石墨烯製成的防彈衣擁有2倍於現有防彈衣技術（凱夫拉縴維）的防護能力。美國萊斯大學的研究人員進行了一次微觀彈道測試，以一顆微小的硅粒以3000米/秒的速度射向單層石墨烯，發現這種蜂巢形結構的材料可有效分散動能，其能力比鋼材強10倍。

這次實驗中硅粒的初速達到了步槍的3倍，測試證明，如果在宏觀層面應用石墨烯擁有非常強大的防彈能力。

迷你彈道試驗的示意圖

電子顯微鏡顯示，石墨烯吸收了撞擊的能量，本身變形成一個圓錐的形狀，並向多個方向外擴散，在一定半徑內碎裂。研究人員的leader李傑黃（音）表示，這個碎裂的過程是單層石墨烯的弱點，但即使如此它也比凱夫拉強2倍，比鋼鐵強10倍。

目前石墨烯依然不能單獨製成強有力的材料，但是能以多層編織到複合結構中，這樣就能制止其受彈擊後向外碎裂的過程。

石墨烯管納米結構圖

被彈頭擊中後，能量波在石墨烯表面快速傳遞，速度達到在鋼鐵上的3倍，這表明石墨烯能迅速吸收子彈的能量。

背景資料：

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。石墨烯一直被認為是假設性的結構，無法單獨穩定存在，直至2004年，英國曼徹斯特大學物理學家安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫，成功地在實驗中從石墨中分離出石墨烯，而證實它可以單獨存在，兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」為由，共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

石墨烯結構圖

石墨烯目前是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，它幾乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；導熱係數高達5300 W/m·K，高於碳納米管和金剛石，常溫下其電子遷移率超過15000 cm2/V·s，又比納米碳管或硅晶體（monocrystalline silicon）高，而電阻率只約10-6 Ω·cm，比銅或銀更低，為目前世上電阻率最小的材料。因為它的電阻率極低，電子跑的速度極快，因此被期待可用來發展出更薄、導電速度更快的新一代電子元件或晶體管。由於石墨烯實質上是一種透明、良好的導體，也適合用來製造透明觸控屏幕、光板、甚至是太陽能電池。

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