「新材料之王」改變世界，各國趨之若鶩：不料中國率先到手

2016年12月3日，華為中央研究院在日本向全世界宣布：鋰電子電池技術實現重大突破，全球首個超級石墨烯基電池登場！同時，將在本月底推出超級快充手機，正式開啟石墨烯商用時代！

2017年7月，繼華為誕生世界首個石墨烯基電池之後，中國又在石墨烯領域幹了一件大事！

近日，「2017年度世界石墨烯創新大會」在中國常州開幕，來自海內外石墨烯領域的500餘名精英們齊聚常州。

世界石墨烯大會在中國舉辦，意味著什麼？意味著中國石墨烯技術已經正式走入世界之巔，中國科技正吸引世界目光！

那麼石墨烯究竟有何神通，世界精英會對它趨之若鶩呢？接下來我們一起探討這頂級材料

石墨烯具有完美的二維晶體結構，它的晶格是由六個碳原子圍成的六邊形，厚度為一個原子層。碳原子之間由σ鍵連接，結合方式為sp2雜化，這些σ鍵賦予了石墨烯極其優異的力學性質和結構剛性。石墨烯的硬度比最好的鋼鐵強100倍，甚至還要超過鑽石。在石墨烯中，每個碳原子都有一個未成鍵的p電子，這些p電子可以在晶體中自由移動。

石墨烯和碳纖維互為同素異形體，雖然兩者都是由碳原子構成的單質，但石墨烯的強度卻是碳纖維的20倍！

當時，科學家用鑽石探針對石墨烯進行穿刺，結果發現後者比前者還硬，強度高達130GPa，是全世界最好鋼鐵的100倍。

打個比方，一根筷子你可能很容易折斷，那麼一百根呢？

同時，它的厚度是頭髮絲的20萬分之一，導電速度是硅的10倍，導熱是金屬銀的10倍。

再打個比方，用石墨烯製作的電池，只需要20秒就可以給手機充滿電；用0.1微米厚的石墨烯膜製成包裝袋，可承受2噸重物品壓力。

因此，石墨烯被譽為「改變21世紀的神奇材料」，有「黑金」「新材料之王」的稱號。

但是，它的生產卻很困難，目前已知的三種方式：一種是對石墨進行剝離，第二種是對天然氣、甲烷等進行化學氣相沉積，第三種是氧化石墨還原法。

曾經，有兩位英國科學家，嘗試用膠帶粘出了石墨烯，結果就獲得了諾貝爾獎。

大家別以為很容易，這些都是在顯微鏡下進行了十幾年的實驗才成功的，稍有不慎全盤皆輸。不過，再怎麼困難，也難不倒中國的科學家。

石墨烯對物理學基礎研究有著特殊意義，它使一些此前只能紙上談兵的量子效應可以通過實驗來驗證，例如電子無視障礙、實現幽靈一般的穿越。但更令人感興趣的，是它那許多「極端」性質的物理性質。

因為只有一層原子，電子的運動被限制在一個平面上，石墨烯也有著全新的電學屬性。石墨烯是世界上導電性最好的材料。

在塑料里摻入百分之一的石墨烯，就能使塑料具備良好的導電性；加入千分之一的石墨烯，能使塑料的抗熱性能提高30攝氏度。在此基礎上可以研製出薄、輕、拉伸性好和超強韌新型材料，用於製造汽車、飛機和衛星。

隨著批量化生產以及大尺寸等難題的逐步突破，石墨烯的產業化應用步伐正在加快，基於已有的研究成果，最先實現商業化應用的領域可能會是移動設備、航空航天、新能源電池領域。

消費電子展上可彎曲屏幕備受矚目，成為未來移動設備顯示屏的發展趨勢。柔性顯示未來市場廣闊，作為基礎材料的石墨烯前景也被看好。

另一方面，新能源電池也是石墨烯最早商用的一大重要領域。之前美國麻省理工學院已成功研製出表面附有石墨烯納米塗層的柔性光伏電池板，可極大降低製造透明可變形太陽能電池的成本，這種電池有可能在夜視鏡、相機等小型數碼設備中應用。另外，石墨烯超級電池的成功研發，也解決了新能源汽車電池的容量不足以及充電時間長的問題，極大加速了新能源電池產業的發展。這一系列的研究成果為石墨烯在新能源電池行業的應用鋪就了道路。

由於高導電性、高強度、超輕薄等特性，石墨烯在航天軍工領域的應用優勢也是極為突出的。而石墨烯在超輕型飛機材料等潛在應用上也將發揮更重要的作用。

科學技術是第一生產力，這一次中國又一次站在了世界技術的頂峰。（gmm）

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