奇跡投機了解熱石墨（mò）烯到底是什麽

奇跡投機了解熱石墨烯到底是（shì）什麽


花在世界各地，為了科學，這（zhè）一說法是非常正確的。花、一滴水，甚至一粒灰塵的奧秘並不比我（wǒ）們所看到的世界簡單得多。如果我們更進一步，在花中，科學家可以（yǐ）看到整個有機物（wù）質的世界和生命的基礎（chǔ）——碳和碳。

空氣中的碳是二氧化碳；水中的碳是碳酸鹽；石灰石中的碳是碳酸鹽；花中的碳是氨基酸、DNA、糖、澱粉、纖維（wéi）素……它是宇宙中最豐富的元素之一，也是地球上有機和生物的化學基礎。碳（tàn）是神奇的。當與（yǔ）不同的化學元素結合時，它有無數的化身（shēn），創造了整個世（shì）界。

然而，碳是可以接近的。古畫字畫中的鬆煙和墨水；冬天取暖用（yòng）的煤和木炭；去除異味和淨化空氣的活性炭；甚至美女脖子上的鑽石和兒童手上的鉛筆芯都是碳！如果（guǒ）我們說一朵花中的（de）各種碳都是碳化合物和聚合物，以及碳的規律，那麽這些常見的碳都是（shì）簡單的碳，也稱為碳（tàn）同位素，就像碳的孩子一樣。由於碳的排（pái）列（liè）不同（tóng），這些碳族的兄弟和親戚在（zài）外觀和氣質上都有很大的差別。碳原（yuán）子或（huò）它們（men）建造房屋的方式（結構）。

煤、炭等，碳原子排列紊亂，稱為無定形碳，而鑽石（鑽石）和石墨則是（shì）碳的結晶，碳（tàn）原子排列整（zhěng）齊。他們屬於在操場上穿著整齊、統一的孩子，深受老師的喜愛。

但是這些好娃娃有很好的個性，比如石墨，是一個由碳原子結合形成平麵結構的六邊形，層層疊加在一起，由於分子間作用力（lì）很弱（範德華力），所以很容易在兩層之間平行滑動，這就是為什麽石墨（mò）可以被用作鉛筆芯，寫SMO的原（yuán）因（yīn）。金剛石或金剛（gāng）石是由碳原子（zǐ）四麵（miàn）體鍵合（hé）而成的三（sān）維致密網絡結構。它屬於立方晶係，密度遠高於石墨，因此石墨是最軟的材料之一，而金剛石是最硬的天然材料。在（zài）工業（yè）上可用於切割、鑽（zuàn）孔（kǒng）和研磨。

如（rú）果我們進一（yī）步深（shēn）入到納米世界，到（dào）了（le）電子（zǐ）顯微鏡所能看到（dào）的範圍的盡頭，我們的碳兄弟會更加迷你可愛，更加迷人。在這裏，我們好奇的目光是富勒烯（xī）（足球烯烴），如小足（zú）球，碳納米管（guǎn）如（rú）絲線和石墨烯般薄的翅膀。特別是在發現了GR之後。阿芬，所謂的簡單之道，這些碳兄弟可以建立在（zài）石（shí）墨烯的基礎上。石墨烯卷曲成管狀，即（jí）碳納米管；石墨烯被適當地切割並球化成富勒烯；如果石（shí）墨烯被層層（céng）堆積，石（shí）墨（mò）烯就是石墨。

石墨（mò）烯是（shì）由單層碳原子組成的（de）一種二維晶體，單層（céng）碳原子的厚（hòu）度就是一個碳原子的厚度。一個直徑隻有0.335納米的碳原子。你知道，一納米是一米的十億（yì）分之一（yī），相當於人（rén）類頭發直徑的千分（fèn）之一。石墨的ER含有300多萬層石墨烯！什麽比石墨烯的厚度還要薄

在這個尺度上，石墨烯不再像它在宏觀（guān）世（shì）界中的兄弟石（shí）墨那樣柔軟光滑，它對可見光（guāng）的吸收（shōu）隻有2.3%，這是完（wán）全透明的，它像什麽都沒有一樣輕。如（rú）果石墨烯能製成1平方米的網，那麽網的質量就不到1毫（háo）克。但它的硬度足以在1毫克內攜帶一公斤貓。它的密度如（rú）此之大，即使是最小（xiǎo）的氣體分子氦也無法穿透（tòu）。與最好的鋼相比，它的（de）強度高出200倍以上。它還可以自由伸展，並（bìng）且可以在一個小時內保持穩定。作為自身尺寸的20%延伸率，其導（dǎo）電率高於已知的（de）最（zuì）低電阻率銀，其導熱率約為室溫下銅的10倍。

如此神奇的素材，像一個睡美人，在我們身邊睡（shuì）了幾千年，直到2004年才顯露出它的真麵目，並為人們所熟知，然（rán）而她的發現卻讓人們發笑。其實是（shì）撕膠帶（dài）：石墨片（piàn）在普通的3M膠（jiāo）帶上一層一層（céng）地反複黏著剝開，最後得到石墨烯，在（zài）電子顯微鏡下可以（yǐ）看到香味，同樣（yàng）的（de），你甚至可以從鉛筆芯中得到石墨烯的碎片。在紙上的淺鉛筆印中，實際上是一層石墨烯的堆積，石墨烯的發現確（què）實震（zhèn）驚了學術（shù）界，比（bǐ）如窺（kuī）視漢代女性的（de）妝（zhuāng），看到一種真正神秘而不可（kě）預知的美，以前，大多數物理學家認為（wéi），沒有一種完美的二維晶體能夠穩定地存在於（yú）非絕對零度（絕對零度-273.15度）。然（rán）而，作為單層石墨烯的二維晶體形式，它是在（zài）室溫實驗（yàn）中製備的！

由於2004年成功分離並證明了石墨烯的穩定性（xìng），以及發現了它的量子霍爾效應（yīng）（見下文），曼徹斯特大學的兩（liǎng）位科學家（jiā）安德烈·蓋姆（mǔ）和康（kāng）斯坦丁·諾沃塞洛夫於2010年獲得了諾貝爾物理學獎。

量子霍爾效應是（shì）指抑製電子隨（suí）機運行，使其服從排隊，限製一側的流動，從而（ér）避免了電流傳輸中的能量損失現象，這意味著如果在主機中（zhōng）使用石墨烯（xī），它可以使主機達（dá）到ipads的（de）大小，使（shǐ）主機的容量達到t。他ipads幾噸甚至幾十噸，因此，仿佛一扇新的門被（bèi）打（dǎ）開了（le），人們可（kě）以看到一個（gè）光（guāng）彩奪目的未來世界。在接下來的幾年裏，石墨烯的基礎和應用研究呈指（zhǐ）數級增長。作為一種（zhǒng）新型的納米碳材料，她的魔（mó）力（lì）吸引了人們的注意，同時也刺激了人們的（de）注意力。D人們無限的想象力和創造力。即（jí）使在2015年，華為也對英國進行了國事訪問，並對曼徹斯特（tè）大學石墨烯研究所進（jìn）行了特別訪問。隨後，華為與研究所就石墨烯項目（mù）簽署了合作協議。

人們對（duì）石（shí）墨（mò）烯（xī）充滿了期待（dài）。除了它在製造超微型（xíng）晶體管和超級計算機方麵（miàn）的潛在應用之外，它的運行速度（dù）比目（mù）前（qián）使用的（de）矽基（jī）芯片快數百倍，而且（qiě）具（jù）有超容量。基於石（shí）墨烯的各種特（tè）性，它（tā）也有望用於電（diàn）子產品中，以製造柔韌靈活的透明觸摸屏或耐磨設備。

石墨烯作為功能添加（jiā）劑，可（kě）用於（yú）超級電容器、鋰電池、航空航天（tiān）、電動汽車等領域，以滿（mǎn）足快速充電和長續航能力（lì）的要求，可用於複合材料和防腐塗料（liào）中，以獲得更好的強度（dù）、韌性和防腐性能，也可用於能源領域。火（huǒ）炬、發光板、太陽能板等。

在環保、節（jiē）能（néng）、通訊（xùn）、醫藥（yào）等領域，人們充滿了想象（xiàng）和期待，如果能夠實現石墨烯（xī）的大規模生產和應用，石墨烯必將在許多方麵改變我們的生活。

然而，石墨烯的未來是光明（míng）的，道路是曲折的，在大規模生產和應用中，石墨烯麵（miàn）臨著現實困難。

一方麵，石墨烯的生產，從工業化的角度（dù）來看（kàn），要獲得可用於實際（jì）應用的（de）石墨烯，撕（sī）裂（liè）膠（jiāo）帶顯然是一個白癡，目前已（yǐ）開（kāi）發出不同的（de）石（shí）墨（mò）烯（xī）生產方法，如化學氣相沉積法（CDV）、化學氧化還原法（GO /RGO）、液體ph但是，這些方法在石墨烯產品的規模、生（shēng）產成本、工藝要求、收率、純度和結構完整性等方麵都不完善，理論上石墨烯的奇異性是基於其在納米尺度上完美的二維晶體形態。邊緣或內部結構點的任何缺陷和層厚的疊加都會大大降低其應用性能，甚至沒有應用價值。

另一方麵，它是（shì）石墨烯的應用，主要是指如何將（jiāng）其加入到各種配方中，以實現在基體材料中（zhōng）穩定均勻的分散，對（duì）於納（nà）米（mǐ）材料，即使（shǐ）在3到10層之間有幾層石墨烯，其超大比表麵積（單位質量物體的表麵積）也（yě）相當於本（běn）質上是超高能係統。納米顆粒之間的相互作用使濃度為3%-5%的（de）石墨烯漿（jiāng）料（liào）凍結後凝固，無論是在基體樹（shù）脂中加入石墨烯粉末還是漿料，如何均勻分散，避免因團聚而使石墨（mò）烯重疊（dié）到石墨狀態，以及如何在生產中保持批次穩（wěn）定性，都是瓶頸。

目前，我國已有100噸、500噸甚至（zhì）1000噸的石墨烯粉末或泥漿生產（chǎn）線，但據估計，大部分（fèn）仍屬（shǔ）於較（jiào）低（dī）檔次、較便宜的氧化石墨烯納米顆（kē）粒或少量的石墨烯層，主要用作重防腐層的添加劑。是鋰電池（chí）、動（dòng）力電池等的導電（diàn）劑，近兩（liǎng）年來，高純石墨烯（薄膜）的大規模生產信息也陸續發（fā）布。然而，隨著（zhe）這種石墨烯產品的不斷（duàn）發展，人們仍然需要（yào）冷靜、耐心地等待。

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