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石墨烯:改变生活的“黑科技”
作者:本刊编辑部 来源:学生周刊 点击:794次 评论:0

      当我们在户外电池电量不够,缺乏有效应急电源时,怎么办?别急,在石墨烯移动电源中加入淡水、海水或冰雪,就能有效发电。作为一种新型纳米材料,如今,石墨烯这一“黑科技”正悄然改变着我们的生活。本期,小编和大家一起揭开石墨烯的真面目。

“黑金”的名号从何而来

       石墨烯与石墨之间有着特殊的亲缘关系。石墨这种材料大家可能会比较熟悉,我们常用的铅笔的笔芯主要成分就是它。而石墨烯是从石墨材料中剥离出来,由碳原子组成的二维晶体。

       2004年,英国曼彻斯特大学的两位物理学家成功从石墨中分离出石墨烯,因此共同获得了2010年诺贝尔物理学奖。

       从微观结构来看,石墨是一种层状材料,同学们可以将其看成是一本书,书中的每页纸就类比成一层碳原子。而我们要讲的石墨烯就是石墨这本“书”中的一页“纸”。

       那么这页“纸”到底有何奇特之处呢?为何每次以石墨烯为材料的产品一问世,就会引起巨大的轰动呢?这缘于它在众多领域中的出色表现。

       石墨烯是目前自然界最薄、强度最高的材料,断裂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%。用石墨烯取代硅生产出来的超级计算机,其处理器的运行速度将会快数百倍。另外,石墨烯几乎是透明的,只吸收2.3%的光。它还非常紧密,即使是最小的气体原子也无法穿透。论导电性和导热性,石墨烯在所有材料中也是佼佼者。

       因此,石墨烯一出现,便成为科学家们的“新宠”,堪称“新材料之王”。但它的价格十分昂贵,以克论价,堪比黄金,因此被称为“黑金”。


在我们的生活中有何应用

       柔性透明键盘 随着科技研发的深入,计算机键盘的形态也在不断变化。但是,这些键盘既不防水也不便携带。现在,科学家研发出了以石墨烯为原材料的透明键盘,它就像一个塑料薄膜,质量轻,方便携带,而且也不怕摔。

       柔性智能手机 大家都知道,手机有一个“硬伤”——不能弯曲。如果不小心把手机弯曲了,那小编只能遗憾地告诉你:你的手机报废了。同学们可曾想过,如果手机也可以像手表、手链一样被戴在手上,那就不存在因为弯曲而报废的情况啦。重庆一家公司正在研发石墨烯柔性触摸屏与石墨烯传感器功能相结合的智能手机。该产品将在第一代柔性手机的基础上,开发石墨烯柔性触控与多传感器为一体的柔性手机,外观设计更时尚、更美观。


       高分子复合人工皮肤 小编上小学时就有这样一名女同学,大火导致她全身80%的皮肤被烧伤。我们为她难过,但又无可奈何。现在,烧伤患者的福音来了。我国科研人员率先在国际上开展了石墨烯高分子复合人工皮肤实验研究。据该项目相关负责人介绍,石墨烯应用于人工皮肤具有以下优点:赋予人工皮肤抗菌性,起到杀菌消炎的效果;抑制微生物定植,阻止生物薄膜的生成,起到自清洁的作用;调控复合材料内部孔结构,促进气体交换,加速伤口愈合;提高患者舒适度,减轻疼痛,重建病人的皮肤屏障。


       石墨烯充电宝 智能手机是我们的通信设备、钱包、地图……它在我们生活中扮演的角色越来越多、越来越重要。如果临出门才发现手机忘了充电,而移动电源由于许久未用也没电,还有什么比这更没有安全感的呢?某移动电源商凭借石墨烯技术的加持,能在15分钟内将手机充满电,大大节省了我们宝贵的时间。


尚未“飞入寻常百姓家”

       石墨烯在半导体、柔性电子、生物医学、储能、传感检测等诸多领域具有巨大的产业应用价值。它不仅带来了一场电子材料的革命,而且还将极大地促进汽车、飞机和航天工业的发展,因此其应用前景十分广阔。

       目前,世界上不少国家将石墨烯作为高科技发展的战略制高点,在高端研发方面竞争激烈。据中国科学院院士、北京大学化学与分子工程学院教授刘忠范透露,截至今年2月,全球石墨烯专利中有58%来自中国。目前,我国拥有与石墨烯相关的上市公司近50家。

       在过去数年内,我国各地成立的石墨烯产业园、创新中心、研究院以及产业联盟已超过40家。据中国石墨烯产业技术创新战略联盟产业研究中心编写的《2017全球石墨烯产业研究报告》预测,全球石墨烯应用市场2020年将成长至1000亿元的规模,中国在全球石墨烯市场上将占据主导地位。

       尽管人们对石墨烯进入生产生活充满期待,但其产业化之路仍漫长而崎岖。整体来看,目前石墨烯产业还处于发展初级阶段,真正“飞入寻常百姓家”还需要时间,三五年内怕是不能实现了。


更新:2018/2/11 7:30:31 编辑:fengyefy
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