"黑金"來了!"神奇材料"石墨烯都有哪些超強功力?

2017年03月24日15:57  來源:人民網-科普中國
 

2017年1月25日,國家發改委公布《戰略性新興產業重點產品和服務指導目錄》2016版,將石墨烯等新材料納入其中。石墨烯這種新型材料,已經逐步走入到大眾視野當中,並且在各個領域“嶄露頭角”。很多人都非常好奇,石墨烯到底長什麼樣?它具有怎樣的價值,讓大家如此關注?

石墨烯為何如此神奇?

《廣西日報》介紹,2004年,安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫兩位物理學家合作,從石墨中分離出了石墨烯,並因此獲得了2010年的諾貝爾物理學獎。

據中國搜索介紹,石墨烯是由碳原子組成的且隻有一層原子厚度的二維晶體。它是目前發現的最薄、最堅硬、導電導熱性能最強的一種新型納米材料,被稱為“黑金”。據浙江在線報道,石墨烯隻有一個原子那麼厚,大約是頭發絲厚度的50萬分之一。

新華網報道,石墨烯被預言為“能改變21世紀的‘神奇材料’”,這種“黑金”具有以下幾個特點:

1、 非常強韌,通俗地來說,它比鑽石還要堅固,可以“秒殺”鋼鐵。

2、 彈性強,拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。

3、 零滲透特性,可謂是“針插不進、水潑不進”。如果在物質表面涂上一層石墨烯涂層,就好像給它們穿上了“鎧甲”,使物質不會被侵蝕。

4、 超強的吸附性,可以用它做過濾裝置,用於海水淡化、污水處理等領域。

工作人員在紫外光/臭氧真空型設備前展示含有石墨烯的柔性材料。(杜欣/新華社)

石墨烯既“高大上”又“接地氣”

如此“萬能”的石墨烯深得各行各業的喜愛,它都被用在哪裡呢?據《科技日報》報道,從超輕薄型飛機、海水重防腐涂料,到柔性折疊手機、遠紅外發熱理療護具,與石墨烯有關的產品可謂既能“高大上”又能“接地氣”。

《北京日報》介紹,由於石墨烯材料本身的性質非常獨特,它的應用幾乎有無限可能,以下是幾種應用思路:

1、太空電梯纜線。俄國科學家曾提出設想,制造出一根從地面連向太空衛星、長達幾萬公裡並且足夠強韌的纜線,來承載“太空電梯”的上下往復。美國科學家則表示,石墨烯的出現,完全有能力承擔這一艱巨任務。

2、高速傳輸工具。據稱,每個石墨烯調制器的傳輸速度比銅導線快約千倍。如果把10個石墨烯調制器放在一起,傳輸速度可以達到百萬兆,上網速度極快。

3、新型儲能設備。美國研究人員曾利用鋰電池可在石墨烯表面和電極之間快速大量穿梭運動的特性,開發出一種新型儲能設備,將充電時間從數小時縮短到一分鐘。並且,新型超級電容器體積小,可以輕易整合到其他配件中。 (喬亞玲)

本文由中國科學傳播研究所副研究員卜勇進行科學性把關。

(責編:張萌、姚欣雨)