2010年,曼彻斯特大学的两名科学家安德烈·吉姆和康斯坦丁·诺沃塞洛夫因发现石墨烯而获得了诺贝尔物理学奖。
世界各地的研究人员开始呼吁使用这种非凡的“超材料”来制造功能更强大、使用寿命更长的电池、更快的微芯片、柔性电路和可植入生物传感器。
十年后,石墨烯尚未兑现被大肆宣传的承诺,但业内人士有信心,我们最终将在未来几年看到使用基于石墨烯的技术的智能手机,电动汽车和传感器。
石墨烯的优点
- 它厚度仅为一个原子厚
- 它的硬度比钢强200倍。
- 它比纸张轻1000倍。
- 它的98%透明的。
- 它的导电性能优于任何其他已知材料。
- 它可以将任何波长的光转换为电流。
- 它由碳制成的,碳是宇宙中第四大富集的元素,因此我们不太可能用完。
石墨烯从其结构放大后看起来像原子级蜂窝。单个碳原子以类似于鸡丝的六边形模式排列。石墨烯片中的每个碳原子都与其他三个碳原子共价键合,从而使该材料具有不可思议的强度。
为什么石墨烯导电性如此好?
由于那些碳原子键合的方式,每个碳原子的外壳中都有四个电子,但是这些电子中只有三个与其相邻的三个碳原子共享。剩余的电子称为pi电子,并且可以在三维空间中自由移动,这使它可以在几乎没有电阻的情况下将电荷传输到整个石墨烯片上。所以,石墨烯是任何已知物质中最快的电导体。
石墨烯的用途
1、石墨烯电池
其容量和能耗分别比当今最好的高能电池高20%和15%。
2、生物传感器
用其制作的微芯片可将其注射到血液中以监控实时健康数据,例如胰岛素水平或血压。
3、光子学
将石墨烯集成到光敏芯片中,相机和其他传感器甚至可以极大地提高对可见光谱和不可见光谱中最微弱的光波的灵敏度。这不仅将改善照相机和望远镜的图像质量,而且还将改善医学图像。
4、净水过滤器
用石墨烯聚合物制成的简单净水过滤器可与饮用水中的有机和无机污染物结合。
研究人员对于这种奇迹材料的探索和开发还在继续,未来石墨烯肯定还会有无数其他应用被挖掘。
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