知識小課堂丨走近石墨烯

最近一段時間裡，「黑金電池」的發布新聞是一個接一個，「黑金」、「石墨烯」這些詞，頻頻出現在電池廠商的推廣概念中，「石墨烯電池」，成為人們熱議紛紛事物，石墨烯是什麼？它是怎麼來的？有什麼用？在電池裡的石墨烯到底是什麼？今天小編來為大家做一個小科普。

石墨烯是什麼？

石墨烯是從石墨材料中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。

石墨烯、富勒烯、碳納米管、石墨的結構圖

石墨烯其實就在我們身邊，只是難以剝離出單層結構。石墨烯一層層疊起來就是石墨，厚1毫米的石墨大約包含300萬層石墨烯。

石墨烯在微觀結構上，是碳做頂點的六邊形蜂巢狀平面結構，是純粹的二維物質。每一張石墨烯的厚度都只有一個碳原子那麼厚。

所以通俗的來說，石墨按碳原子的厚度切下一層，就是單層石墨烯。在鉛筆劃痕中就有石墨烯，當你用鉛筆在紙上書寫時，鉛筆痕中就很可能有數十層甚至上百層石墨烯。。

鉛筆里的石墨的結構是層狀的，相當於多層的石墨烯

石墨烯的特點

1.石墨烯的「碳-碳鍵」性能極為穩定，平面六邊形結構穩定性很好，彈性好，強度高，比鋼鐵硬上百倍。

2.石墨烯平面排布的特性，令其擁有卓越的導電能力，在石墨烯中運動的電子速度達到了光速的1/300，遠遠超過了在金屬導體中運行的電子速度。

3.單層石墨烯很薄，透光率高達97%。

石墨烯粉末

那麼石墨烯最初到底怎麼分離出來的？

石墨烯在實驗室中是在2004年，當時，英國曼徹斯特大學的兩位科學家安德烈·傑姆和克斯特亞·諾沃肖洛夫發現他們能用一種非常簡單的方法得到越來越薄的石墨薄片。他們從高定向熱解石墨中剝離出石墨片，然後將薄片的兩面粘在一種特殊的膠帶上，撕開膠帶，就能把石墨片一分為二。不斷地這樣操作，於是薄片越來越薄，最後，他們得到了僅由一層碳原子構成的薄片，這就是石墨烯。這以後，製備石墨烯的新方法層出不窮，經過5年的發展，人們發現，將石墨烯帶入工業化生產的領域已為時不遠了。因此，在隨後三年內,安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫在單層和雙層石墨烯體系中分別發現了整數量子霍爾效應及常溫條件下的量子霍爾效應，他們也因此獲得2010年度諾貝爾物理學獎。

諾沃肖洛夫團隊捐贈給斯德哥爾摩的石墨、石墨烯和膠帶。當時他們就是藉助這一工具分離出了石墨烯。

加入或使用石墨烯，可以使製造的物品性能得到大幅提升，所以依據石墨烯的性能，可以將其應用於以下方面：

1.硅晶元製造、超高頻率晶元、超大容量電容等元器件（信號在石墨烯中傳輸速率比傳統材料大幅提升，給晶元帶來高速革命，大幅度提高晶元性能，特別是頻率特性，如提升CPU主頻）

2.電池和太陽能面板（石墨烯強悍有的電流傳輸能力，加快電流的傳輸速度，實現電池快速充電；石墨烯對紅外線透過率極高，可以成為最佳的太陽能電池導電膜。）

3.OLED面板發展（可彎曲摺疊的屏幕，超薄、柔性顯示器）

4.觸摸面板（讓觸摸面板更大、更好用）

5.保護膜（防彈衣、防爆膜、防鏽膜等）

現在所謂的石墨烯電池，就是在動力電池製造材料中，通過添加石墨烯，極大提高材料導電率，提高電池容量，提升充電速率等，電池的性能也因此大幅增加。

現在，石墨烯材料及以石墨烯為代表的碳家族走入人們的視野（包括石墨烯、碳納米管以及富勒烯等全部由碳組成的新材料）。石墨烯的應用範圍相當廣泛，所以只要解決了生產和製造的難題（實際上目前已經有很多方案在研究和應用當中），它的優勢和應用是無可匹敵的。在石墨烯的推廣和應用之後，相信產品的發展將因此進入新時代。

盡請關注後續內容，小編將為大家帶來有關於石墨烯電池的系列持續介紹。

請您繼續閱讀更多來自 全球電動車網 的精彩文章:

※承筆墨精髓 抒書畫情懷——走近書畫家段明亮
※小編帶您走近佛教經典——藥王菩薩聖誕
※走近石繪藝術
※走近樂山大佛
※走近池坊花道講座
※印度尼西亞小島海水小範圍變紅，走近一看竟是海怪伏屍海岸
※走近梅景書屋——廖偉夫行書小品展
※走近傳統 葯文化
※帶您走近暖泉古鎮 去看打樹花
※走近孔子——讀《〈論語〉真義》有感
※走近胎寶寶之臍帶異常篇
※走近解州關帝廟崇寧殿
※白宮國宴菜品曝光 帶你走近白宮國宴去「搓一頓」
※走近古代茶文化 晉惠帝瓦盂飲粗茶的故事
※探究文明的矛盾與衝突 周敬之帶你走近「黑暗森林」
※文摘 靜靜地走近
※走近彌井感受白族農耕文化
※長信宮燈 金縷玉衣——走近「秦漢文明」特展
※走近呂進，去看油畫里的秀美山村