激動人心！中國這一技術突破領先世界，應用在軍工上將對世界產生巨大影響！

軍情 02-28

近日，中國成功突破大尺寸石墨烯膜量產，在石墨烯的探索道路中有前進了一步，毫無疑問，我國在石墨烯的研發和應用領域已經處於世界領先地位！

那麼，石墨烯是什麼呢？

石墨烯（Graphene）是一種由碳原子以sp2雜化方式形成的蜂窩狀平面薄膜，是一種只有一個原子層厚度的准二維材料，所以又叫做單原子層石墨。

石墨烯的晶體結構

它的厚度大約為0.335nm，根據製備方式的不同而存在不同的起伏，通常在垂直方向的高度大約1nm左右，水平方向寬度大約10nm到25nm，是除金剛石以外所有碳晶體（零維富勒烯，一維碳納米管，三維體向石墨）的基本結構單元。

用石墨烯製作的顯示屏

石墨烯如同是一個「多面嬌娃」，具有一般材料所不具備的眾多優異性能，它佔據著太多的世界「之最」。它的理論厚度0.34納米，僅為頭髮絲的20萬分之一，是目前世界上最薄的材料，1毫米的石墨薄片，居然能剝離出多達150萬片石墨烯；它又是目前世界上最輕便的材料，1克石墨烯可以覆蓋一個足球場；它的強度為鋼的200倍、鑽石的數倍，如果把一片像食品保鮮膜一樣厚度的石墨烯覆蓋在一隻杯子上，想用一支鉛筆戳穿它，需要一頭大象的重量壓在鉛筆上。

在石墨烯內，碳原子就像細鐵絲網圍欄一樣排列，這種結構也使得它十分柔韌，即便大角度彎曲也不會斷裂，因此它是最柔韌的材料。

石墨烯是目前世界上已知的強度最高的材料，可用於超輕質飛機、紅外導引頭、激光武器、光電探測裝備、超輕便防彈衣等研發應用，在軍事航天、軍用能源、軍用發動機、海水淡化、裝甲防護、極高頻衛星通信系統等方面具有廣闊的應用前景。

石墨烯誕生於石墨，儲量豐富、價格低廉，它獨特的二維晶體結構和諸多物理、化學、生物學等特性，使它呈現出廣闊的應用前景。

石墨烯微觀結構示意圖

伴隨石墨烯衍生技術的迅猛發展，由其製造出的超高頻率晶體管以及柔性觸摸屏等產品廣受歡迎，前者可用於支撐起更加安全隱蔽的極高頻軍用衛星通信系統，後者則能夠像衣服一樣柔軟地穿戴在身上。

那麼，石墨烯在軍事領域具體有什麼應用呢？

利用石墨烯超薄超輕，抗壓力強的特性，石墨烯廣泛用於戰機、航天器等裝備上，也用於防彈衣、裝甲車輛的新材料中，減輕重量的同時能提高防護能力。它還可以製成特殊塗料，用于軍艦的艦體防護上，抵禦海浪衝擊以及水氣、鹽霧等侵蝕，大幅提高武器裝備的抗腐蝕能力。

利用石墨烯的透光性好，對環境敏感度高的特性，製成的高效光感測器，用於紅外夜視儀和紅外熱像儀等光電探測裝備中；也可以生產導彈用的非冷卻紅外導引頭，提高導彈的精度和毀傷目標的能力。

利用石墨烯的導電性和導熱性能，代替硅、鍺等材料，製成電容、晶體管、集成電路，成為新一代電子元件，用於超級計算機、雷達、通信設備等未來新型軍用電子裝備上；此外，還可以用來製作武器裝備上的大容量電池和太陽能設備，大大提升武器裝備的性能，減少對燃油的依賴。

利用石墨烯高抗壓性和柔韌性能，用它來製作裝備上的儀錶盤、屏幕面板，尤其是柔性屏幕，不僅清晰度高、安全性好、而且重量輕、便於摺疊與攜帶；此外，石墨烯應用在通信與導航用戶機、單兵偵察器材、可穿戴裝備上優勢明顯。

石墨烯良好的密閉性，不透氣透水，且能抑制細菌滋生，可用於製作戰地醫療物品、軍用食品包裝袋等。

石墨烯能提高計算機的存儲和運算能力，減小體積，降低能耗

計算機是武器火控系統的核心，其數據處理和存儲能力決定著彈道計算和快速打擊的精準度。石墨烯器件製成的計算機速度比硅基微處理器高1000倍達太赫茲，在裝備設計製造模擬、戰場模擬、核爆模擬以及情報分析有重要意義，另外石墨烯器件還具有尺寸小、耗能低、發熱量少等特點。為此，美國國防高級研究計劃局早已將開發尺寸更小、計算能力更快的石墨烯基微電子裝置列入研究計劃。

更細小更節能運算速度更快的石墨烯晶元

目前，石墨烯晶體管尚不能完全用於計算機，還需要深入研究克服數據開關、石墨烯的工業加工修飾等各項難題。2015年7月，以美國密歇根理工大學為首的研究團隊在陸軍研究實驗室的支持下，通過將石墨烯與氮化硼納米管雜化組合，創建了一種具有高開關比（比已有的石墨烯開關高几個數量級）的新型數字開關材料，為未來製造更快、更小的計算機提供了前提。

2015年7月30日，西班牙AIMEN技術中心的研究人員報道了利用激光加工石墨烯的技術，單脈衝激光僅需幾皮秒就能對石墨烯進行快速精確地切割、添加分子或外接官能團。另外，美國海軍研究實驗室的科學家也利用氫化處理技術使石墨烯獲得磁性，該技術可通過調節氫原子的數量改變磁場強度，在微電子領域有大規模製備磁性石墨烯的潛力。

石墨烯能提高感測器的靈敏度，促進微型化

石墨烯具有優異的光學性能，經加工還可獲得高靈敏度的磁學、熱學和力學特性，是製備新型輕薄感測器最有潛質的材料。

歐美等發達國家高度重視軍用石墨烯感測器的研發。位於美國麻省理工學院的士兵納米技術研究所把利用石墨烯技術開發具備高靈敏度、可調光譜選擇性和快速響應特性的新一代紅外夜視系統列為研究目標。2014年，美國密歇根大學研究者將石墨烯夾入鏡片之間，構建了一種能捕捉可見光和紅外線的感測器。鏡片可做成比手指甲更小，結合於隱形眼鏡中，未來這種智能隱形眼鏡應用於士兵可獲得夜視能力。

2015年7月，國防高級研究計劃局和陸軍研究實驗室資助美國東北大學製備了一種硼、氮、氧摻雜的石墨烯基二維材料，賦予了石墨烯熱敏性和超感光性，有助於開發體積更小、攜帶靈活的紅外熱像儀和超靈敏光探測器。2015年8月，瑞士洛桑聯邦理工學院的研究者宣稱正在開發可拾獲一個光子的石墨烯超感光探測器，這種探測器對從近紅外到X射線的寬光譜範圍都有響應，比常規的硅基光電探測器靈敏度高上千萬倍，可用于軍用夜視系統、太空望遠鏡，乃至光量子計算機。

基於石墨烯感測器的可看穿牆的眼鏡

石墨烯能提高裝備的防護性能和隱身能力

石墨烯是人類已知強度最高的物質。它可以用來開發製造出紙片般薄的超輕型飛機材料、製造出超堅韌的防彈衣。

石墨烯具有優越的力學性能，在抗彈防護方面具有廣泛的應用前景。2014年，美國萊斯大學在國防威脅降低局的支持下進行了石墨烯抗衝擊研究，發現石墨烯受到硅石球高速衝擊時能迅速分散衝擊力，吸收入射能量的能力比鋼強十倍，是凱芙拉縴維的兩倍。將石墨烯與其它輕質高強材料複合，有望獲得高性能輕型裝甲系統。2015年5月，義大利特倫託大學的研究人員發現石墨烯能顯著增強蜘蛛絲的強度，複合絲可達天然蛛絲強度的3.5倍，是單兵防彈衣的高性能材料。

鑒於石墨烯的輕質高強特性和熱、電性質，石墨烯還可用於隱身防護領域。2013年，美國加州大學製備了石墨烯基紅外隱身塗層，通過改變反射光的波長來實現紅外隱身。這種材料可大面積塗覆於結構和平台表面，實現軍事偽裝。另外，歐洲防務局於2015年6月舉行專題研討會，聚焦石墨烯在複合材料防護體系和自適應偽裝塗層方面的應用潛力。

總而言之，石墨烯已成為軍事尖端技術所依託的明星材料，其成果一旦商業化，將給軍事裝備和民用產品帶來巨大變革，如石墨烯基超級計算機、微型紅外夜視鏡、超靈敏探測器和超薄可摺疊顯示屏等。

石墨烯在軍事和民用領域如此重要，我們國家怎麼能作壁上觀呢？