“神奇材料”石墨烯(圖)
時間：2016-01-13 15:35 來源：未知 作者：中國3D打印網 閱讀：次
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鋰電池里添加一種神秘的復合導電粉末，有望實現手機“秒充”。
它如此之薄，1克展開面積2630平方米！這種類似科幻名著《三體》中“二向箔”的神奇材料揭開面紗，從實驗室走進現實生活。它，就是石墨烯。
目前，石墨烯產業已被納入國家戰略布局。《中國制造2025》首個重點領域技術路線圖把它列為前沿新材料之一。中國“十三五”規劃建議明確提出將加快突破新材料等領域核心技術。工信部等部委也聯合發文，提出要將石墨烯產業打造成先導產業。
這一“橫空出世”的新材料到底神奇在哪里？能給我們的生活帶來怎樣的變化？何時才能迎來屬于它的大時代？
石墨烯為何方神圣？
由碳原子組成的二維晶體
石墨烯，實際就是從石墨中剝離出來、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶體。鉛筆芯用的石墨就相當于無數層石墨烯疊在一起。
聽起來稀松平常的石墨烯，卻有諸多獨一無二的特性。通俗來說，目前自然界中，這東西最薄、最結實，導電性極好，在工業領域中幾乎無所不能。
石墨烯有多薄？厚度僅為普通紙張的十萬分之一。
石墨烯的發現者、2010年諾貝爾物理學獎獲得者安德烈·海姆這樣描述石墨烯：可以被無限拉伸，彎曲到很大角度不斷裂，可以抵抗很高的壓力，同時還有著非同尋常的導熱性和導電性。
石墨烯電阻率極低，電子能在其中極為高效地移動，這使得石墨烯有非常好的導電性。相關專家介紹，如果將石墨烯與電子元件、電子設備進一步結合使用，可以增強儲電設備的儲電率，提高儲電性能。
雖然只有一個原子的厚度，但石墨烯卻是非常強韌的材料。通俗地講，它強過鉆石，“秒殺”鋼鐵。同時它又有很好的彈性，拉伸幅度能達到自身尺寸的20%。如果用一個平方米的石墨烯做成吊床，本身重量不足1毫克，可以承受1公斤的重物。
石墨烯還具有“針插不進、水潑不進”的零滲透特性。如果給船體涂上石墨烯涂層，就好像穿上防腐“鎧甲”；如果發生化學品火災，一張石墨烯薄膜可以把火滅掉。
石墨烯的驚奇之處還遠不止此。1克重的石墨烯展開后面積為2630平方米！這么大的比表面積（物理用詞：1克固體擁有的總表面積）使其擁有超強的吸附性。
未來可應用于哪些領域？
服務國民經濟、百姓生活用途廣泛
隨著科研發展，目前，石墨烯系列產品開始走入百姓生活。不久前在青島舉辦的2015中國國際石墨烯創新大會上，石墨烯理療、保暖產品、LED用高導熱石墨烯復合材料、石墨烯防彈材料等20余種石墨烯產品全新推出。
在石墨烯的諸多應用中，最受普通大眾關注和期待的，是它改變手機等電子設備產品功能的可能性。
智能手機剛出現的時候，長時間通話、玩游戲，手機就會發燙。如今這一問題基本解決——因為石墨烯材料極好的導熱性得到了應用。常州市某科技公司近年來生產出石墨烯導熱材料，迅速被應用在智能手機上，成為小米等手機的大客戶。公司銷售額在3年內從600萬元“爆發式”增至2億元以上。
智能手機觸控屏的性能提升將直觀地改善用戶操作體驗。上個月，我國一家科技公司推出了全球首款石墨烯壓力觸控傳感器，這一技術應用于智能移動終端電子產品上，可實現多級按壓感應、輕按、輕擊、指甲敲擊、殼體振動等多項功能。
值得一提的是，中國科學院重慶綠色智能技術研究院已成功制備出國內首片15英寸單層石墨烯觸摸屏，并正在開發系列基于石墨烯的柔性傳感器件。今后手機、電腦的顯示屏將超薄、超輕，可彎曲。
石墨烯另一個備受期待的貢獻就是改進鋰電池性能。據介紹，簡單講，在鋰電池中加入石墨烯復合導電粉末，充電更快、容量更大、壽命更長。這有望讓手機“秒沖”、電動汽車告別幾小時充電成為現實。
被科學家預言將“徹底改變21世紀”的石墨烯，還有什么令人期待？
根據此次三部門印發的《意見》，未來石墨烯將在航空航天、武器裝備、重大基礎設施，以及新能源、新能源汽車、節能環保、電子信息等領域有廣泛應用。而石墨烯薄膜、石墨烯功能纖維的穿戴產品的開發，也讓這一新材料更好地服務民生。
石墨烯時代還有多遠？
從實驗室走向產業化的關鍵時期
值得關注的是，中國本身就有生產石墨烯的獨特優勢。據統計，我國石墨礦儲量占到世界總儲量的75%，生產量約占世界總產量70%。目前，我國石墨烯企業已超過百家，并在常州、無錫、青島、深圳等地形成產業集群。
業界普遍認為，經過自主系統研發，生產技術、工藝裝備和產品質量取得重大突破，我國石墨烯材料在儲能器件、改性材料、智能穿戴等產品上的應用效果逐步顯現，產業化步伐明顯加快。我國石墨烯材料正處于從實驗室走向產業化的關鍵時期。
把石墨烯產業打造成先導產業，國家政策指明了石墨烯產業的發展路線。業內人士認為，2015年是我國石墨烯產業發展元年，政策利好不斷釋放，石墨烯產業的發展將真正迎來春天。
前景美好，“烯”望無限，但不得不承認，我國石墨烯產業發展仍有諸多短板亟待補齊。
據相關專家介紹，要實現石墨烯的“明星”應用，需要生產出低成本、高品質的石墨烯成品。但要制出這種石墨烯我們在技術層面還面臨著很多挑戰。
一些業內人士指出，歐盟在2013年初對石墨烯作為“未來新興旗艦技術項目”給予10億歐元的資助，這是歐盟歷史上最大的投資。而我們的投資力度還較弱。而且，我國的石墨烯高端專業研發人才缺乏，研究力量也較為分散，亟須建立一條完整的石墨烯研發、生產、應用的全產業鏈，優化研究和產業化生產環境，強化分工合作共同對石墨烯的應用市場進行培育與開拓。
此外，雖然石墨烯研究應用發展迅猛，但石墨烯的研究單位和企業在石墨烯的定義、性能、制備方法等行業技術核心問題上尚未形成共識，石墨烯標準尚需進一步規范。
(責任編輯：admin)
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