石墨烯有三个世界之最:薄、轻、强
这里可以拿头发丝打个比喻:
虽然它的厚度是头发丝的20万分之一,可是它的强度比最好的钢材还要高200倍
同时它又有很好的弹性,拉伸幅度能达到自身尺寸的20%,如果用一块1平方米的石墨烯做成吊床,本身重量不足1毫克,但是可以承受一只小猫。
石墨和石墨烯有啥区别呢?石墨烯是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体,通俗的讲就是切薄了的石墨。
实际上石墨烯本来就存在于自然界,只是难以剥离出单层结构,石墨烯一层层叠起来就是石墨。厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。比如铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹可能是几层石墨烯。
在被提取出来之前,石墨烯一直被认为是假设性结构。不过,2004年,英国曼彻斯特大学物理学家,安德烈·盖姆 和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,成功的从石墨中分离出石墨烯,证实它可以单独存在。
安德烈·盖姆 和康斯坦丁·诺沃肖洛夫
他们用的是最聪明的方法,当然也是最笨的办法,就是用一种特殊的胶带不停的粘撕石墨的表面。最后,经过无数次的尝试,才提取出人类历史上第一片石墨烯。两人因此也共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。
当然,现阶段已经出现了很多种提取石墨烯的方法了,比如机器剥离法、氧化还原法、外延法,这样一来就大大节省了石墨烯生产的成本问题。
应用场景石墨烯目前最潜力的应用就是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。
我们知道电子芯片的基础材料是硅,然而随着芯片上元器件越来越密集,最高端的芯片上,两个元器件之间的距离已经不到10纳米,几乎已经到了硅材料的极限了。
如果想要继续提高性能,该如何实现呢?
目前中国的科研人员已经开始尝试用石墨烯来制造部分元器件,来代替硅的作用。由它制造出来的元器件,理论上它的处理运行速度可以达到硅的十倍甚至上百倍
另外,石墨烯几乎是完全透明的,透明率达到了97%以上,人的肉眼是几乎看不到的。要找到它,还是要用技术手段和相应的专业仪器才可以。
石墨烯可以在各个领域大展拳脚,比如在塑料掺入百分之一的石墨烯就能使塑料具有良好的导电性,加入千分之一的石墨烯,能使塑料的抗热性提高30摄氏度。
在此基础上,可以研究出薄、轻、拉伸性好、超强韧的新型材料,用于制造汽车、飞机和卫星。韩国已经造出了由多层石墨烯材料组成的可透明可弯曲的屏幕。