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走进神奇的石墨烯世界 直面电池续航之难

2015-06-12 09:28
魏丁小陆
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  1、获诺贝尔奖仅6年时间

  石墨,一直以来我们都很熟悉。

  海湾战争时,石墨炸弹在“沙漠风暴”行动中首次登场。美国海军发射舰载战斧式巡航导弹,向伊拉克投掷石墨炸弹,攻击其供电设施,使伊拉克全国供电系统85%瘫痪。在电气工业上用作制造电极、电刷、碳棒、碳管、水银正流器的正极,石墨垫圈、电话零件,电视机显像管的涂层的材料也是石墨。石墨可谓人尽皆知。那么最近大热的石墨烯又是什么物质呢?

  我们经常可以在各种科技网站中看到石墨烯的新闻。似乎这种新材料具有很大的潜力,可以影响多个行业。甚至有人说这是未来材料革命的核心技术。那么这种说法靠谱吗?其实石墨烯的确也是香饽饽一个。2004年英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov),成功地在实验中从石墨中分离出石墨烯,两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”,共同获得2010年诺贝尔物理学奖。仅仅6年的时间,一种新材料的发现,就被诺贝尔物理学奖所肯定,由此也可见石墨烯的重要性。

安德烈·海姆(Andre Geim)和康斯坦丁·诺沃肖洛夫(Konstantin Novoselov)

  从技术看,石墨烯和石墨的关系非常的密切。石墨烯是由碳六元环组成的两维(2D)周期蜂窝状点阵结构, 它可以翘曲成零维(0D)的富勒烯(fullerene),卷成一维(1D)的碳纳米管(carbon nano-tube, CNT)或者堆垛成三维(3D)的石墨(graphite), 因此石墨烯是构成其他石墨材料的基本单元。

单层石墨烯及其派生物示意图

  石墨烯是一种二维材料,也是未来科技研究的一个重要方向。在科幻圈非常火热的《三体》小说中,就对于这种研究方向进行了渲染。外星高等文明三体人制造的智子用于监视并锁死地球的基础科学。这种微观计算机通过将质子二维展开,将二维的质子改造成计算机后转回到高纬来制作。

  当然石墨烯还没有如此出神入化,但是石墨烯给予很多人非常的深刻的印象,石墨烯能否改变我们未来的生活呢?今天我们就来深度解析石墨烯这种大名鼎鼎的材料。

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