石墨烯：身材輕薄強度高新型材料應用廣

知識 08-11

據《人民日報》報道，今年5月，我國成功研發了全球首款石墨烯電子紙。近年來，作為「材料界的新貴」，石墨烯已在全球範圍內掀起研究熱潮，至今仍牢牢佔據著公眾的視野。

石墨烯的產生

2004年，英國曼徹斯特大學的兩位物理學家——安德烈·蓋姆和康斯坦丁·諾沃肖洛夫將石墨烯從石墨中成功分離了出來。為此，他們在2010年被授予諾貝爾物理學獎。

石墨烯的化學結構與性能

石墨烯：身材輕薄強度高新型材料應用廣

石墨烯結構示意圖（圖片來源：科技日報）

眾所周知，所有的物質都是由一種或者幾種元素組成的。當同種原子以不同方式排列時，就會組成不同的物質，我們稱這種物質為「同素異形體」。碳元素可以組成許多不同的物質，如金剛石、石墨、足球烯等。石墨烯由大量碳原子組成，這些碳原子形成多個六邊形結構，其形狀與蜂房相似。

石墨烯的性能極為優異，是目前自然界中最薄、強度最高的材料，由於其價格高昂，因此得名「黑金」。此外，石墨烯具有超強的導電性和導熱性，其結構也十分穩定，這種優勢使得它被廣泛應用於微電子器件的製造。

石墨烯的應用

目前，石墨烯已應用於多個領域，如超級電容器、透明電極、鋰離子電池、感測器、功能塗料等的製造。

（1）石墨烯在超級電容器中的應用。據新華每日電訊消息，2015年10月，由我國自主研製的新一代大功率石墨烯超級電容在中國中車株洲電力機車有限公司問世，其性能指標居世界領先水平。

（2）石墨烯在電極材料中的應用。據新華網報道，2015年12月，中科院上海硅酸鹽所研製出一種高性能電極材料——氮摻雜有序介孔石墨烯。該材料具有極佳的電化學儲能特性，可用作電動車的「超強電池」，充電只需7秒鐘，即可續航35公里。

（3）石墨烯在納米電子器件領域的應用。《科技日報》2016年5月報道，瑞典查爾姆斯理工大學的研究人員研製出一種石墨烯薄膜，能夠高效地對過熱的電子器件進行冷卻。

近年來，以石墨烯為代表的新型材料日益受到國家的重視。據中國經濟網報道，我國天然石墨資源的儲量豐富，目前，我國已成為世界最大的石墨生產、出口和消費國。我們有理由相信，在不久的將來，這項科技會為全人類做出不可磨滅的貢獻。（鄭斌）

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