新材料之王：石墨烯

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。

它是全能王

石墨烯有多薄？它的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。”中國科學院院士、中國科學院金屬研究所研究員成會明說，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（1克固體擁有的總表面積），如果讓它擁有超強的吸附性便可以用于海水淡化、污水處理等領域。

為了研究石墨烯，科學家們歷經艱辛。當初在實驗室獲得的石墨烯片價值超過最珍貴的鉆石。曾經100平方納米的石墨烯，就要幾千歐元，肉眼都看不見。不過經過不斷探索，制備石墨烯的新方法層出不窮，工業化生產石墨烯已經成功。

接軌生活，希望無限

隨著科研發展，目前，石墨烯系列產品開始走入百姓生活。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余種石墨烯產品都已面世。

據了解利用石墨烯特性研發的新型防彈衣，防彈插板只需17毫米就能達到甚至超過傳統產品的防彈效果，重量還可減輕20%。

利用石墨烯良好的導電性、散熱性和材質堅固性，國內已經研發了石墨烯導靜電輪胎，可用于特種車輛和裝有易燃易爆等危險品的車輛。導靜電輪胎可以避免普通輪胎與地面摩擦產生的靜電，從而避免裝有易爆品等危險品的車輛發生爆炸。

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。近年來生產出石墨烯導熱材料的迅速被應用在智能手機上，成為小米等手機的大客戶。

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。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。

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。（編輯/有慶）