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“全能材料”石墨烯:前景广阔 但还未成熟

导读: 习主席曾表示在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,中英在石墨烯研究领域完全可以实现“强强联合”。那什么是石墨烯材料?石墨烯材料在航天领域中又有什么用途?

  去年10月23日,习主席参观了英国曼彻斯特大学的国家石墨烯研究所,并指出,在当前新一轮产业升级和科技革命大背景下,新材料产业必将成为未来高新技术产业发展的基石和先导,中英在石墨烯研究领域完全可以实现“强强联合”。

  这一表态引起了外界对石墨烯材料的高度关注。那么,什么是石墨烯材料?石墨烯材料在航天领域中又有什么用途?

  全能材料用处大

  石墨烯,这个让大部分人都感到陌生的名字,却是全球科学家都在竞相研究的课题。它是由碳六角网状构成的二维平面材料(即单层石墨层片),其家族还包括石墨烯衍生材料,即以石墨烯为功能体与其他材料复合或在其他材料辅助下形成的材料。用更通俗的说法就是,这是一块有望让“薄得像纸一样的透明手机”、“1分钟充完电的电池”、“像衬衣一样的防弹衣”等科幻产品变成现实的“点金石”。

“全能材料”石墨烯:前景广阔 但还未成熟

  石墨烯看上去是材料界的“新生力军”,其实它是饱经沧桑的“老者”。说其古老,是因为石墨烯一直作为天然石墨(尤其是鳞片石墨)的基本单元而广泛存在于自然界中,已经有上万年的历史。让石墨烯焕发年轻活力的是曼彻斯特大学的科学家安德烈˙盖姆和康斯坦丁˙诺沃肖罗夫。2004年,他们将其作为一种材料的概念分离出来,发现石墨烯是目前唯一的能够单独存在的二维晶体材料,两人因此还获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

  石墨烯非常薄,被认为是世界上最轻的材料,具有极大的强度、导电性、导热性等性能:石墨烯的强度高达130季帕,比最好的钢材还要强上百倍;弹性很好,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%。石墨烯的硬度比莫氏硬度达10级的金刚石还要高,但却又有很好的韧性,可以弯曲。此外,石墨烯是世界上导电性最好的材料,电子在其中的运动速度达到了光速的1/300,远远超过了电子在一般导体中的运动速度。石墨烯的热导率也非常高,是世界上导热性能最好的材料。

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