開啟未來的「黑金鑰匙」——石墨烯

從製作鉛筆芯的主要材料石墨中，能剝離出只有一層原子厚度的石墨烯。這是被譽為「黑金」的新材料，最薄卻最堅硬，可製作複合材料和塗層，主要應用在汽車、建築、電池、航空等領域。

2004年，英國曼徹斯特大學教授安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫成功地從石墨中剝離出只有一個原子厚度的二維材料石墨烯，證實了它可以單獨存在，而兩人也因「在二維石墨烯材料的開創性實驗」共同獲得2010年諾貝爾物理學獎。

主要從事碳基納米結構的可控制備與加工、物性調控與功能電子器件方面研究的中國科學院物理研究所研究員張廣宇說，「機械剝離法是製備石墨烯的主要方法之一，這種方法原理十分簡單，就是一層一層地解理，最後剩下一個單層，就得到了石墨烯。」

科學家們近十年來對石墨烯不斷地進行研究，挖掘出了石墨烯的很多特性。張廣宇介紹，從物理尺度上講，石墨烯是一個二維材料，它具有超薄的特性，只有一個原子那麼厚，透光率高達約97.7%，是世界上最堅硬且最薄的納米材料。

另外石墨烯不但機械強度好，它的導電性能也很出眾，其導電性比銀和銅還要強。近日，美國麻省理工學院科學家帕博羅·加力羅-埃雷拉及其同事發現，當兩層石墨烯以一個「神奇角度」纏扭在一起時，它們表現出非常規超導電性。也就是說，研究團隊在兩層石墨烯中發現了新的電子態，可以簡單實現絕緣體到超導體的轉變，而其屬性與銅氧化物（其結構往往難以調整）的高溫超導類似。

基於石墨烯極其優異的物理特性，人們對它的應用寄予厚望。近十年的研究表明，石墨烯在基礎研究、高頻電子器件、柔性顯示、電化學生物感測器、新能源電池、超級電容、導熱材料、航空航天等領域有著非凡的應用潛力，被譽為「黑金」和「新材料之王」。我們相信，與石墨烯有關的新技術、新發明會在不遠的將來走進人們的日常生活，給人類帶來巨大福音。

作者：鍾艷平

來源：科普中國-科技前沿大師談

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